|
|
Ezeknek a szép, színes termoszoknak az előde két, egymáshoz hegesztett, laboratóriumi lombik volt, a 19-dik század végén. Skóciában. |
Hogyan született a termosz?
Egy skót tudós, Sir James Dewar (ejtsd: gyjúar) használt fel a kémiai kísérleteihez két, egymásba helyezett lombikot, amelyek közül egy szivattyúval kivonta a levegőt, majd a nyakuknál összeforrasztotta őket. Ezzel vákuumot, magyarul légüres teret hozott létre a két lombik falai között. A kísérletek idején, 1892-ben az így létrehozott eszközt Dewar-palacknak nevezték, és arra használták, hogy a kísérletekhez használt folyadékokat azonos hőmérsékleten tartsák. Mivel a palack két fala közt nincs – pontosabban csak elenyésző mértékben van – levegő, azok falai nem vezetik a hőt, és nem is áramoltatják. Igaz, ettől még kifelé kis mértékben sugározhatnák, ám ezt minimálisra lehet csökkenteni azzal, ha a palack felületét alumíniummal borítják, mivel az visszaveri a sugárzást.
Szinte magától adódott, hogy az ötletet a laboratóriumokon kívül is felhasználják, így 1907-ben a hőtároló palackot hétköznapi célokra is elkezdték gyártani. A palackról két üvegfújó mester készített számtalan példányt, egy Thermosz nevű gyárban, amely a görög „meleg, forró” jelentésű thermosz szót használta, neveként. (A szót azóta sok, más kifejezésben is megtaláljuk, pl. a termodinamika, a termonukleáris, a termosztát, a termálfürdő vagy a termóanyag is ezt őrzi.) A különleges palackon azután rajta ragadt az első gyártójának neve. Ezentúl bárhol is készítették, a terméket termosznak hívták. Bár nem túl gyakori, de más esetben is előfordul, hogy egy cégnévből terméknév lesz: így pl. a xeroxok és a fedexek esetében is ez történt. (A xerox egy nyomtatási technika, a fedex pedig egy szállítási szolgáltatás. A név kezdetben mindkét esetben az első, ilyen tevékenységet végző cég nevét őrzi.) És mivel a múlt század elején éppen nagyban zajlottak a különleges éghajlatú helyekre szervezett expedíciók, a termoszok látványosan bizonyíthatták, hogy akár még életmentő szerepük is lehet. A korabeli híradások szerint Ernest Shackleton Antarktisz-kutató például sokat köszönhetett a palackoknak. Nem csoda, hogy a termoszok használata nagyon gyorsan elterjedt az egész világon, miközben sokan bizonyára sosem gondolkodtak el azon, hogy hiszen ehhez is a természettudósok több évszázadon át felhalmozott tudása kellett.
|
Az olasz Torricelli elsőként állított elő vákuumot egy higanyos barométerrel. |
Mióta ismerjük a vákuumot, egyáltalán?
A vákuum szó latin eredetű. A „vacuus” melléknév jelentése: üres, valamitől megfosztott, szabad. Jelensége már a görög idők óta foglalkoztatta a filozófusokat, de a gyakorlatban a 18-dik századig nem tanulmányozták. A görögök nemcsak azért nem láttak neki a megfejtésének, mert akkor még semmiféle eszközzel nem lehetett volna előállítani vákuumot, hanem azért sem, mert nem tudták elgondolni, hogy létezhet a „semmi”. Parmenidész volt az első, aki, i. e. 485 körül, úgy gondolta, hogy keletkezéstörténeti szempontból kell léteznie a filozófiai értelemben vett semminek: „Ha ugyanis a létező keletkezett, akkor vagy valamiből kellett keletkeznie, vagy semmiből. Ha valamiből keletkezett, akkor a létezőnek már lennie kellett, mielőtt keletkezett, mivel minden ami van, létező. Létezőként tehát nem keletkezhetett létezőből”. Ugyanakkor Platón elképzelhetetlennek tartotta a vákuum gondolatát. Arisztotelész szintén úgy gondolta, hogy a semmi nem lehet valami. Mivel a levegő súrlódását és mozgást fékező tulajdonságát már ismerték, ő azzal is érvelt, hogy ha létezne vákuum, abban semmi nem akadályozná a mozgást és végtelen sebességet lehetne elérni. Mivel azonban végtelen sebesség nem létezhet, tehát vákuum sem létezhet. Hozzá fűződik a „horror vacui”, vagyis az irtózás az ürességtől kifejezés, amelyet több évszázadon keresztül érvként használtak a tudományos vitákban, úgy értelmezve, hogy maga a természet irtózik az ürességtől. A későbbi görög filozófusok némileg továbbléptek, amikor azt mondták, hogy a vákuum létezhet valahol a kozmoszon kívül, de benne nem.
A középkorban a keresztény egyház erkölcstelennek, sőt eretneknek tartotta a vákuum létének feltételezését. Ezt azzal indokolta, hogy minden hiány egyúttal Isten hiányát is jelenti, s egyúttal a világ teremtésének lépését is értékteleníti, hiszen a teremtés előtti „semmi”-hez akar visszalépni.
A nagy csillagász, Galileo Galilei azonban megtörte ezt a gondolati sort, amikor kifejtette, hogy bár a természet kerüli a vákuumot, de ezt csak korlátozottan tudja megtenni, azáltal, hogy megtölti anyaggal, ahogyan ezt pl. a szivattyúknál is látjuk. 1643-ban egy tanítványát, Evangelista Torricellit különösen izgatta a kérdés, és azt kezdte el vizsgálni, hogy vajon a bányaszivattyúk miért csak 10 méter magasságig képesek felszívni a vizet. Torricelli nem hitte, hogy a vákuumiszony emeli a vizet, ahogyan akkor gondolták, valami mást feltételezett a víz felszívása mögött. Kísérletezései során megtöltött higannyal egy, az egyik végén zárt csövet, amely lefelé fordítva egy adott magasságú higanyoszlopot tartott meg, függetlenül attól, hogy mennyi higanyt használt. Ezzel nemcsak a légnyomást fedezte fel, hanem elsőként állított elő mesterségesen vákuumot is. Ennek jelentőségét azonban majd csak a francia Blaise Pascal fogja felismerni.
1650-ben Otto von Guericke, Magdeburg polgármestere jóvoltából következett be az igazi áttörés: ő ugyanis megalkotta az első vákuumszivattyút. Ennek segítségével mutatta be azután, 1654-ben híres kísérletét, a magdeburgi féltekékkel. Emellett bebizonyította, hogy a hang nem terjed vákuumban, a gyertya nem ég és hogy az állatok megfulladnak. Ettől kezdve a vákuum már evidensen volt jelen a fizikában, mint olyan jelenség, amelyet már pontosan meg lehet határozni, és pontos adatokkal is el lehet helyezni a dolgok rendszerében. A fény tanulmányozásában is fontos szerepet játszott pl. annak felismerése, hogy a fény sebessége vákuumban a legnagyobb (és ezért a vákuumnak a legkisebb az optikai sűrűsége).
A vákuum az akkor megfogalmazott leírása szerint egy olyan, adott téren belüli térfogat, amely csak elhanyagolható mennyiségű anyagot tartalmaz, így a benne lévő nyomás jóval alacsonyabb, mint az állandó légnyomás. Tökéletes vákuumot azonban a valóságban még nem figyeltek meg, ezért az filozófiai fogalom. A kvantumelmélet szerint tökéletes vákuum nem is lehetséges. Ettől függetlenül a hétköznapi életben a nem tökéletes vákuumra is ezt a szót használjuk.
|
A vákuum felhasználásával a legegyszerűbb befőttesüveg is kiváló ételtárolóvá válhat. Ha ugyanis forrón merjük bele a főztünket és ügyesen, nagy pontossággal csavarjuk rá a fedelet, amikor hűlni kezd az étel, összehúzódik, és így vákuumot képez önmaga és a fedél között. Ezzel akár hetekre is tárolhatunk egy-egy olyan ételt, amelyet tartaléknak vagy vendégvárónak főztünk. |
Hol használjuk fel a vákuumot a hétköznapokban?
Vákuumot ma már nagyon sok területen használnak az iparban. Első, általános felhasználása az izzólámpa volt, amelynél a volfrámhuzalt védte a kémiai behatásoktól. Később, a kémiai közömbössége kihasználásával például az elektronsugaras hegesztésnél, a száraz marásnál vagy az élelmiszerek vákuumcsomagolásánál hasznosították. És mivel a vákuum segíti a kipárolgást, ezért szárításra, desztillálásra is alkalmas. Emellett jól ismerjük az olyan helyzeteket, amelyekben anyagokat kell rögzíteni vagy megmozgatni: ilyenkor vákuum-tappancsokat szerelnek föl a tárgyakra, és ezekkel oldják meg a rögzítéseket. A legjobb minőségű vákuumot azonban kizárólag a világűr produkálja: mi, a jelen technikai szintünkön a Földön olyat mesterségesen nem tudunk előállítani. Úgyhogy egyelőre meg kell elégednünk azzal a közepes vákuummal, amely azonban akár az egészségünk fontos védelmezője is lehet, például a termoszainkban.
Lévai Júlia
|