Кому нужен вакуум?

02.05.2018

Еще совсем недавно кондитеры — мастера конфетных дел — вели бурный спор: как лучше варить конфеты? Как сделать, чтобы любая карамелька не только была сладкой, но и содержала в себе витамины? Как сварить варенье для начинки, с сохранением вкуса, аромата, витаминов и даже запаха настоящего яблока или клубники? Чтобы варить, нужна высокая температура. Но ведь именно на огне вместе с паром улетучиваются из фруктов и ягод драгоценные свойства. И тут вспомнили физику...


«Чем меньше давление воздуха, тем ниже температура кипения любого вещества». Да это же находка для кондитеров, для химиков... Сколько топлива, сколько времени тратится на сахарных и химических заводах, чтобы только выпарить растворы. А ну, если создать разрежение прямо в котлах?..

И вот мы в цеху кондитерской фабрики... Первое, что бросается в глаза — удивительный агрегат! Два здоровенных котла. расположенных друг над другом. Донышки у котлов круглые. Верхний одет в чугунную рубашку. Между рубашкой и медной стенкой котла горячий пар шипит. Из котла идут трубки и тихо булькает воздушный насос. В верхний котел сразу загружают по 300 килограммов ягод смородины или вишни. А можно и фруктов - яблок, груш... Если из всей этой массы варить варенье обычным способом. понадобится суток двое, не меньше. Другое дело в удивительном агрегате—два часа! При этом температура кипения значительно ниже, чем в простом котле. Почему? Вы, наверное, уже догадались. Конечно, из котла с ягодами выкачан воздух.

Впрочем, вакуум помогает человеку варить не только конфеты да варенье... С каждым годом наша промышленность требует от металлургов больше и больше легких металлов— лития, бария, натрия. Литий нужен астронавтам и подводникам, барий — радистам-электронщикам, натрий — химикам и атомщикам. Но одно дело — требовать, а другое — дать. Литий так жадно соединяется с воздухом, что стоит его закрыть в банке — через сутки в ней почти не окажется воздуха; весь впитает в себя. Мало того, еще и вспыхнет. Как же его хранить, как добывать, плавить?

Горячий, очень горячий нрав у легких металлов. И снова на выручку приходит вакуум — вакуумные печи! Как варенье в вакуум-аппарате, плавятся агрессивные металлы без доступа воздуха.

На многих заводах даже обыкновенную сталь перед разливкой помещают на некоторое время в разреженное пространство. Ведь в расплавленном металле очень много газовых пузырьков.

Представьте себе — отковали из слитка вал гигантской турбины. Собрали агрегат. А в самой серединке вала не заметили — газовый пузырек остался. Работает тяжелая турбина, крутится вал. Все больше и больше на него нагрузка. И вдруг— крах!!! — авария! Лопнул многотонный вал. Работа целого коллектива пошла насмарку...

Другое дело — если поместить жидкий металл под вакуумный колпак. Под колпаком сталь закипает снова (ведь давление-то упало). Бурлят пузырьки газа, растворенного в стали, выбираются из расплава наружу и откачиваются насосами. Чем меньше в металле газа, тем лучше, тем прочнее сталь.


Вакуум очищает металлы до фантастической степени чистоты. Например, кто не знает полупроводников? Кристаллов германия, обладающих свойствами электронных ламп? А известно ли вам, что для того, чтобы кристаллы могли проявить свои замечательные свойства, они должны быть чисты от примесей на 99,999999999 процента? Это лаже искушенному человеку покажется чудом. Металлурги сначала наотрез отказались от выполнения требований физиков. Но физики не сдавались. И снова на помощь пришел вакуум...

В длинном запаянном стакане из чистейшего кварца заключен пруток металлического германия, выплавленного и очищенного обычным способом. От стакана идут трубки к вакуумным насосам. Насосы все время работают. Вот на прозрачный стакан, на самый кончик, снизу надевают толстую посеребренную спираль. Получается катушка с германиевым сердечником. Стоит теперь включить ток высокочастотного генератора, как магнитное поле тока заставит германиевый сердечник сначала нагреться, а потом и расплавиться. А из кварцевого стакана вакуумные насосы все время откачивают газовые примеси. Медленно, зона за зоной вдвигается германиевый пруток в посеребренную катушку. Не торопясь идет плавка с откачкой.

«Зонная плавка», — так называют металлурги этот способ получения сверхчистых металлов — металлов девяти девяток.

Кому же нужен вакуум? Легче, наверное, ответить, кому он не требуется. Разрежение воздуха, откачка так прочно вошли в нашу жизнь, что часто мы и не замечаем их. принимаем как само собой разумеющееся. И трудно даже представить, что еще не так давно ученые спорили на тему: можно ли на Земле получить «пустоту»...

Хотите еще больше интересного и увлекательного контента? Поддержите канал подпиской!