Visa källa för Vakuum

{{Olika betydelser|Vacuum}}

[[Fil:Kolbenluftpumpe hg.jpg|miniatyr|[[Vakuumpump]]]]
'''Vakuum''' (även '''tomrum''') är ett [[fysik]]aliskt uttryck för ett [[Rum (fysik)|utrymme]] som inte innehåller någon [[materia]] alls. Ordet vakuum kommer från det [[latin]]ska ordet vacuus, som betyder "tom". I ett [[Teori|teoretiskt]] '''perfekt vakuum''' finns inga materiapartiklar alls, vilket är omöjligt att uppnå i praktiken. I vardagslag betyder vakuum en [[volym]] där [[tryck]]et är mycket mindre än atmosfärstrycket.<ref name="chambers">{{Bokref |förnamn = Austin |efternamn = Chambers |år = 2004 |titel = Modern Vacuum Physics |utgivare = CRC Press |utgivningsort = Boca Raton |isbn = 0-8493-2438-6 |oclc = 55000526 }}</ref> Inom fysiken sägs en rymd befinna sig i vakuum, när [[tryck]]et är mindre än en tusendel av [[Lufttryck|atmosfärstrycket]], vilket är användbart i många sammanhang som exempelvis i [[barometer|barometrar]] och [[katodstrålerör]] i TV-apparater. I vardagslag definieras även vakuum till att mena ett relativt måttligt [[undertryck]], i sammanhang som till exempel vakuumslangar eller industriella [[vakuumpump]]ar, trots att dessa inte är i närheten av att åstadkomma vakuum i fysikalisk mening.

En [[fysiker]] kan tala om ett idealt testresultat som skulle kunna uppstå i ett perfekt vakuum, då ofta kallat "vakuum" eller "free space" och kan använda termen '''partiellt vakuum''' som refererar till den reella vakuumnivån. Vakuumnivån syftar till hur nära det partiella vakuumet ligger från ett perfekt vakuum, och följaktligen innebär då ett lägre gastryck ett ökat vakuum. En vanlig [[dammsugare]]s sugförmåga kan minska lufttrycket med cirka 20 procent.<ref>{{Bokref |efternamn = Campbell |förnamn = Jeff |år = 2005 |isbn = 1594862745 |sid = 97 |titel = Speed cleaning |url = http://books.google.com/books?id=hqegeIz9dyQC&pg=PA97 }}</ref> I industriella och laboratoriesammanhang är mycket högre vakuumnivåer möjliga. Vakuumkammare med ultrahögvakuum, vanliga inom kemi, fysik och teknik, arbetar under en biljondel (10<sup>−12</sup>) av atmosfärstrycket och kan nå ≈100 [[Subatomär partikel|partiklar]]/cm<sup>3</sup>.<ref name=Gabrielse>{{Tidningsref |författare = Gabrielse, G., et. al.|titel = Thousandfold Improvement in Measured Antiproton Mass|tidning = Phys. Rev. Lett.|datum = 1990|volym = 65|nummer = 11|sidor = 1317–1320|url = |doi = 10.1103/PhysRevLett.65.1317|pmid = 10042233}}</ref> Den [[Rymden|yttre rymden]] har också ett ultrahögvakuum, med endast några [[väte]]atomer per kubikmeter i genomsnitt.<ref name=tadokoro>{{Tidningsref |författare = Tadokoro|förnamn = M.|titel = A Study of the Local Group by Use of the Virial Theorem|tidning = Publications of the Astronomical Society of Japan|volym = 20|sid = 230|datum = 1968}} Källan uppskattar densiteten till {{nowrap|7 × 10<sup>−29</sup> g/cm}} för den [[Lokala galaxhopen|lokala gruppen]]. En [[atommassenhet]] är {{nowrap|1.66 × 10<sup>−24</sup> g}}, för cirka 40 atomer per kubikmeter.</ref> Även om varenda atom och partikel skulle kunna avlägsnas från en volym, skulle det ändå inte vara helt tomt på grund av [[Virtuell partikel|vakuumfluktuationer]], [[mörk energi]], och andra fenomen i [[Kvantmekanik|kvantfysiken]]. 
Vakuum blev ett värdefullt industriellt verktyg på 1920-talet i samband med vakuum i [[Glödlampa|glödlampor]] och [[lysrör]] och ett brett spektrum av vakuumteknik har blivit tillgängligt. Den senaste tidens utveckling av bemannade rymdfärder har höjt intresset för effekterna av vakuum på människors hälsa och på livsformer i allmänhet. Om en levande varelse skulle utsättas för  vakuum i mindre än 90 sekunder skulle den återhämta sig helt och snabbt. Vid längre exponering blir skadorna på lungorna dödliga.<ref>{{Bokref|titel=Nationalencyklopedin : ett uppslagsverk på vetenskaplig grund utarbetat på initiativ av Statens kulturråd|url=https://www.worldcat.org/oclc/30439690|datum=©1989-<c2002>|utgivare=Bra böcker|isbn=9170246203|oclc=30439690}}</ref>

== Historia ==
[[Fil:Baro 0.png|miniatyr|100px|vänster|[[Evangelista Torricelli|Torricelli]]s rör[[barometer]] var ett tidigt påvisande av vakuum i laboratoriesammanhang.]]

Vakuum har varit ett vanligt ämne i den [[filosofi]]ska debatten sedan antikens Grekland och [[Aristoteles]] var den som först uttalade sig om vakuum. Enligt honom skydde naturen vakuum som var ett onaturligt tillstånd och som inte kunde existera. Antikens grekiska filosofer frågade sig "hur ingenting skulle kunna vara någonting?". Platon fann likaså tanken på ett vakuum otänkbart och det passade inte in i hans [[idévärld]]. Senare grekiska filosofer trodde att ett vakuum kunde existera utanför [[kosmos]], men inte inom det. [[Heron från Alexandria]] var den första att ifrågasätta denna tro under det första århundradet i vår tideräkning, men hans försök att skapa ett konstgjort vakuum misslyckades.<ref name="genz">{{Bokref |efternamn = Genz |förnamn = Henning |publdatum = 1999 |år = 1994 |titel = Nothingness, the Science of Empty Space |upplaga = translated from German by Karin Heusch |utgivningsort = New York |utgivare = Perseus Book Publishing |isbn = 978-0-7382-0610-3 |oclc = 48836264 }}.</ref>

I den romerska staden [[Pompeji]] hittades en dubbelverkande sugpump, som visar att romarna hade tillgång till tekniken vid denna tid. Den användes för att pumpa vatten och hade två cylindrar, som var i arbetsfas växelvis. I sugfasen, öppnades en lägre ventil, som möjliggjorde vattenfyllning i cylindern, medan den övre ventilen förblev stängd. När kolven gick ner, stängde den nedre ventilen och den övre öppnade.<ref>
Institute and Museum of the History of Science.
''Pompeii: Nature, Science, and Technology in a Roman Town''[http://www.imss.fi.it/pompei/tecnica/epompa.html] {{Wayback|url=http://www.imss.fi.it/pompei/tecnica/epompa.html|date=20170704041613}}
</ref>
Den [[Iran|persiske]] fysikern och filosofen [[Al Farabi]] (872–950), gjorde ett experiment avseende förekomsten av vakuum, där han undersökte handhållna kolvar i vatten. Han drog slutsatsen att luftens volym kan expandera för att fylla det tillgängliga utrymmet och hävdade att begreppet perfekt vakuum var osammanhängande.<ref>[http://plato.stanford.edu/entries/arabic-islamic-natural Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science], ''[[Stanford Encyclopedia of Philosophy]]''</ref> Fysikern [[Alhazen]] (965-1039) ogillade denna tanke och stödde istället att ett tomrum kunde finnas. Genom att använda [[geometri]] visade Alhazen matematiskt ett tänkt tredimensionellt tomrum mellan de inre ytorna på ett vattenfyllt rör.<ref name="ReferenceA">{{Tidningsref |författare = El-Bizri|förnamn = Nader|datum = 2007|titel = In Defence of the Sovereignty of Philosophy: Al-Baghdadi's Critique of Ibn al-Haytham's Geometrisation of Place|tidning = Arabic Sciences and Philosophy|volym = 17|sidor = 57–80|utgivare = [[Cambridge University Press]]|doi = 10.1017/S0957423907000367}}</ref> [[Biruni]] hävdade också att "det inte finns några observerbara bevis för att utesluta möjligheten av tomrum " <ref name="ReferenceA"/>.

Den aristoteliska teorin kring vakuum bestod dock långt in i modernare tider. 1654 utförde [[Evangelista Torricelli|Torricelli]] ett experiment varmed han påvisade något som måste vara vakuum. Han vände ett kvicksilverfyllt glasrör upp och ned i en behållare, som även den innehöll kvicksilver. Han såg då att kvicksilverytan sjönk en bit i röret som då lämnade ett tomrum kvar ovanför kvicksilvret. Tomrummet i röret stred mot Aristoteles etablerade lära, men resultatet från ett kompletterande experiment av [[Blaise Pascal]] gav vakuumhypotesen en vidare acceptans.

1654 uppfann också [[Otto von Guericke]] den första omskrivna vakuumpumpen och genomförde sitt berömda experiment [[Magdeburgs halvklot]], som visade att hästspann inte kunde skilja två halvklot där luften hade evakuerats.<ref>Encyclopedia Britannica:Otto von Guericke</ref>
Robert Boyle förbättrade Guerickes design och utförde experiment på egenskaperna hos vakuum. [[Robert Hooke]] hjälpte också Boyle att tillverka en luftpump som bidrog till att producera vakuum. Studien av vakuum förföll fram till 1850 när August Toepler uppfann Toeplerpumpen. [[Heinrich Geissler]] uppfann 1855 kvicksilverluftpumpen och uppnådde ett rekordvakuum på cirka 10&nbsp;Pa (0,1&nbsp;Torr). Ett antal elektriska egenskaper blev observerbara på denna vakuumnivå och detta förnyade intresset för vakuum. Kort efter detta uppfann [[Hermann Sprengel]] den så kallade Sprengelpumpen 1865.

Under 1800-talets studier inom [[termodynamik]]en och den [[statistisk fysik|statistiska fysiken]], klargjordes genom experiment av [[Jožef Stefan]] att [[energidensitet]]en hos det [[elektromagnetism|elektromagnetiska fältet]] är proportionell mot fjärdepotensen av [[temperatur]]en. Fem år senare härledde [[Ludwig Boltzmann]] detta teoretiskt. I denna teori fylls en volym av värmestrålning, denna värmestrålning skulle enligt teorin svara på kompression på ett sätt liknande en gas. Sålunda kräver perfekt vakuum en nedkylning till [[absoluta nollpunkten]], då ingen värmestrålning (enligt teorin) finns. Detta teoribygge skulle visa sig ge problem med energidensiteten och [[spektralfördelningen]] för [[svartkroppsstrålning]]. Energidensiteten gick mot oändligheten och spektralfördelningen kunde endast förklaras med två olika formler, en för höga temperaturer ([[Raleigh–Jeans lag]]) och en för låga temperaturer ([[Stefan–Boltzmanns lag]]).

År [[1900]] härledde [[Max Planck]] en formel för energin hos elektromagnetisk strålning (se [[kvantmekanik]]) där han antog en minsta enhet för energin, så kallade ''kvantum'' (pluralis ''kvanta).'' Plancks uttryck för energin hos elektromagnetiska strålningen ges av

: <math> U = { {\hbar \omega } \over 
             {{e^{ 
                  {{\hbar \omega } \over { kT}}}
                   - 1}} } + {1 \over 2} \hbar \omega
               </math>

Den sista termen i Plancks formel, nollpunktsstrålningen, innebär med sitt temperaturoberoende att det alltid finns energistrålning oavsett vad temperaturen är. Då formeln stämmer med de klassiska formlerna i gränsen då <math> kT >> \hbar \omega </math> antogs Plancks formel för riktig.

Nollpunktsstrålningen förklarar bland annat [[Lambskift]]et i [[väte]][[atom]]en och oförmågan hos [[helium|He]]-4 att övergå i [[fast form]] vid normalt lufttryck. Andra mätbara effekter är [[Casimireffekten]].

== Användning ==
[[Fil:Vacuum chamber-being opened by engineer.jpeg|miniatyr|En större vakuumkammare]]
[[Fil:Gluehlampe 01 KMJ.jpg|miniatyr|En [[glödlampa]] innehåller ett partiellt vakuum, vanligen återfylld med [[argon]], som skyddar [[volfram]]elektroden]]
Vakuum är användbart i en mängd olika processer och apparater. Dess första utbredda användningen var i [[glödlampa]]n, för att skydda glödtråden från kemisk nedbrytning. Den kemiska tröghet som produceras av ett vakuum är också användbart för [[elektronstrålesvetsning]], [[kalltryckssvetsning]], [[vakuumförpackning]] och vakuumfritering. Ultrahögvakuum används i studiet av atomärt rena substrat, eftersom bara ett mycket högt vakuum kan bevara atomära substratytor under en relativt lång tid (i storleksordningen minuter till dagar). Hög- till ultrahögvakuum bortför luft, vilket gör att partikelstrålar kan deponera eller ta bort material utan [[Kontamination|kontaminering]]. Det är principen bakom [[Kemisk förångningsdeposition|CVD]], [[Fysikalisk förångningsdeposition|PVD]] och [[MEMS#Framställningsprocesser|torretsning]] som är väsentliga metoder för tillverkning av [[mikrochips]], [[halvledare]], optiska beläggningar och inom [[ytkemi]]n. Minskningen av konvektion ger värmeisolering i [[termos]]flaskor. Vakuum sänker kokpunkten för vätskor och främjar låg temperaturutgasning som används i [[frystorkning]], [[lim]]preparering, [[Destillation|destillering]], [[metallurgi]] och processrengöring. De elektriska egenskaperna i vakuum gör [[elektronmikroskop]] och [[elektronrör]] möjliga ihop med [[katodstrålerör]]. Elimineringen av [[luftmotstånd]]et är användbart för energilagring genom [[svänghjul]] och [[ultracentrifug]]er.
Industriella vakuumpumpar har ett brett utbud av applikationer, allt från att skapa sugluft till att rengöra, bortföra eller fördela vatten, lack eller färg.

===Vakuumdrivna maskiner===
I [[Thomas Newcomen|Newcomens]] ångmaskin används vakuum istället för tryck för att driva en kolv. På 1800-talet användes vakuum för framdrivning av [[Isambard Kingdom Brunel|Brunels]] experimentella atmosfäriska järnväg. Vakuumbromsarna användes tidigare allmänt på tåg i Storbritannien, men har numera ersatts med tryckluftsbromsar.

Insugningsundertryck kan användas för att driva biltillbehör. Den mest kända tillämpningen är [[Servo|vakuumservo]], som används för att minska pedaltrycket vid bromsning. Tidigare har det även funnits vakuumdrivna vindrutetorkare och bränslepumpar.

== Yttre rymden ==
{{Huvudartikel|Rymden}}
[[Fil:Structure of the magnetosphere-en.svg|miniatyr|Yttre rymdens tomrum är inte ett perfekt vakuum, utan en svag [[plasma]] med laddade partiklar och [[elektromagnetiska fält]].]]
Den [[Rymden|yttre rymden]] har en mycket låg [[densitet]] och är nära ett perfekt fysiskt vakuum. Det har ingen faktisk [[friktion]], vilket gör att [[Stjärna|stjärnor]], [[planet]]er och [[Måne|månar]] kan röra sig fritt längs ideala gravitationella banor. Men ingen vakuum är helt perfekt, inte ens i den [[Interstellära mediet|interstellär]]a rymden, där det fortfarande finns några väteatomer per kubikcentimeter.<ref name=tadokoro/>

Stjärnor, planeter och månars omgivningar hålls genom gravitation och i de fall som det finns [[atmosfär]] har den ingen tydligt avgränsad gräns: densiteten av atmosfärisk gas minskar med avståndet från objektet. Jordens atmosfäriska tryck sjunker till ungefär 1 [[Pascal (måttenhet)|Pa]] (10<sup>−3</sup>&nbsp;[[mmHg|Torr]]) på 100&nbsp;kilometers höjd vid [[Karmanlinjen]], som är en vedertagen definition av gränsen mot yttre rymden. Utanför denna linje blir det [[isotrop]]a gastrycket snabbt obetydligt jämfört med [[strålningstryck]]et från solen och det [[Dynamik (mekanik)|dynamiska]] trycket från [[solvind]]en. [[Termosfär]]en har stora variationer av tryck, temperatur och sammansättning och varierar kraftigt på grund av [[Rymdväder|rymdvädret]]. Astrofysiker föredrar att använda [[densitetsgradient]]er för att beskriva dessa miljöer, i enheten partiklar per kubikcentimeter.

Den atmosfäriska [[densitet]]en inom de första hundra kilometerna över Karmanlinjen är dock fortfarande tillräcklig för att ge ett betydande [[luftmotstånd]] på [[satellit]]er. Många artificiella satelliter i en så kallad låg bana runt jorden får kompensera sin bana emellanåt med styrraketer för att upprätthålla omloppsbana. Luftmotståndet här är tillräckligt lågt för att det teoretiskt skulle kunna övervinnas genom strålningstrycket på ett [[solsegel]], ett föreslaget framdrivningssystem för interplanetära resor. Planeter har en alltför stor massa, för att deras banor ska kunna påverkas märkbart av dessa krafter, även om deras atmosfärer urholkas av solvindar.

Hela det observerbara [[universum]]et är fyllt med ett stort antal [[foton]]er, den så kallade [[Kosmisk bakgrundsstrålning|kosmiska bakgrundsstrålningen]] och sannolikt ett motsvarande stort antal [[Neutrino|neutriner]]. Temperaturen i denna strålning är ungefär 3 [[Kelvin|K]] eller -270 grader [[Grad Celsius|Celsius]].

== Effekter på levande varelser ==
[[Fil:An Experiment on a Bird in an Air Pump by Joseph Wright of Derby, 1768.jpg|miniatyr|Målningen ''An Experiment on a Bird in the Air Pump'' från 1768 av Joseph Wright of Derby föreställer ett experiment som  [[Robert Boyle]] gjorde 1660.]]
Levande varelser som utsätts för vakuum kommer att förlora [[medvetande]]t efter några sekunder och dö av [[Hypoxi|syrebrist]] inom några minuter, men symptomen är inte alls lika dramatiska som ibland beskrivs i media och populärkultur. Minskningen av trycket sänker temperaturen vid vilken blod och andra kroppsvätskor kokar, men det elastiska trycket av blodkärlen säkerställer att denna kokpunkt ligger högre än exempelvis människans inre kroppstemperatur på 37&nbsp;°C.<ref>{{Webbref |titel = Human Exposure to Vacuum|verk = |url = http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/vacuum.html|hämtdatum = 25 mars 2006}}</ref> Även om blodet inte kokar, kommer det minskade trycket att bilda gasbubblor i kroppsvätskorna ([[ebullism]]), vilket i sig är ett allvarligt problem. Ångan kan svälla kroppen till två gånger sin normala storlek, och sakta ned cirkulationen, men vävnader är normalt elastiska och porösa nog för att förhindra brott.<ref>{{Bokref |förnamn = Charles E. |efternamn = Billings |författarlänk =  |editor = edited by James F. Parker and Vita R. West |år = 1973 |titel = Bioastronautics Data Book |upplaga = Second |utgivare = NASA |utgivningsort =  |id = NASA SP-3006 |kapitel = Barometric Pressure }}</ref> Svullnad och ebullism kan begränsas genom att använda en flygdräkt.

[[Space Shuttle|Shuttle]]astronauter bär ett anpassat elastiskt plagg som kallas Crew Altitud Protection Suit (CAPS) som förhindrar ebullism vid tryck så lågt som 2&nbsp;[[Pascal (måttenhet)|kPa]] (15&nbsp;[[mmHg|Torr]]).<ref>{{Tidningsref |författare = Webb P.|titel = The Space Activity Suit: An Elastic Leotard for Extravehicular Activity|tidning = Aerospace Medicine|datum = 1968|volym = 39|nummer = |sidor = 376–383|url = |pmid = 4872696}}</ref> En hastig trycksänkning kommer att kyla huden och skapa frost, särskilt i munnen, men det innebär i sig ingen betydande fara.

Djurförsök visar att en snabb och fullständig återhämtning är normalt för exponeringar kortare än 90&nbsp;sekunder, medan längre helkroppsexponeringar är dödliga och lungorna blir permanent skadade.<ref>{{Tidningsref |författare = Cooke JP, RW Bancroft|titel = Some Cardiovascular Responses in Anesthetized Dogs During Repeated Decompressions to a Near-Vacuum|tidning = Aerospace Medicine|datum = 1966|volym = 37|nummer = |sidor = 1148–1152|url = |pmid = 5972265}}</ref> Det finns bara en begränsad mängd data tillgängliga från mänskliga olyckor, men det överensstämmer med djurdata. Lemmar kan exponeras för vakuum betydligt längre om andningen inte försämras.<ref name="harding">{{Bokref |efternamn1 = Harding |förnamn1 = Richard M. |år = 1989 |titel = Survival in Space: Medical Problems of Manned Spaceflight |utgivningsort = London |utgivare = Routledge |isbn = 0-415-00253-2 |oclc = 18744945 }}.</ref> [[Robert Boyle]] var den första att visa vakuum är dödligt för små djur i sitt experiment 1660.

Under [[förintelsen]] 1942 utsattes den [[Nazityskland|nazistiska regimen]]s fångar i [[Dachau (koncentrationsläger)|Dachau]] för experiment för [[Luftwaffe]]s räkning genom att utsätta dem för lågt tryck.<ref>{{Webbref |url=http://www.iivs.de/~iivs8205/res/facharbeitenarchiv/G-Geidobler%20Carolin-Die%20Menschenversuche%20im%20KZ%20Dachau.pdf |titel=Höhentodversuche im KZ Dachau Seite 15-20 |hämtdatum=2011-05-06 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20150924033519/http://www.iivs.de/~iivs8205/res/facharbeitenarchiv/G-Geidobler%20Carolin-Die%20Menschenversuche%20im%20KZ%20Dachau.pdf |arkivdatum=2015-09-24 }}</ref>

Kall eller syrerik atmosfär kan uppehålla livet vid tryck mycket lägre än det atmosfäriska, så länge syredensiteten är liknande den vid havsnivå. Ju kallare lufttemperaturer som finns på höjder upp till 3&nbsp;kilometer, kan generellt kompensera för lägre tryck där.<ref name="harding" /> Över denna höjd är syreanrikning nödvändig för att förhindra höjdsjuka på människor som inte genomgår förebyggande acklimatisering och rymddräkterna är nödvändiga för att förhindra ebullism över 19&nbsp;km.<ref name="harding" /> De flesta rymddräkterna använder endast 20&nbsp;kPa (150&nbsp;Torr) rent syre, precis tillräckligt för att upprätthålla fullt medvetande. Detta tryck är tillräckligt högt för att förhindra ebullism, men [[tryckfallssjuka]] och [[lungemboli]] kan fortfarande inträffa.

En snabb dekompression kan vara mycket farligare än själva vakuumexponeringen. Även om offret inte håller andan, blir luftstrupens ventilation för långsam för att förhindra en allvarlig bristning i lungornas känsliga [[Alveol (luftrörsförgrening)|alveol]]struktur.<ref name="harding" /> [[Öra|Trumhinnor]] och [[Bihåla|bihålor]] kan spricka av för snabb dekompression, liksom skador på mjukdelar kan läcka blod, och chockens stresspåverkan kan komma att öka syreförbrukningen och leda till [[hypoxi]].<ref>{{Webbref |författare=Czarnik, Tamarack R. |år= |titel=EBULLISM AT 1 MILLION FEET: Surviving Rapid/Explosive Decompression |verk= |url=http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/ebullism.html |hämtdatum=25 mars 2006 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20081121090533/http://www.sff.net/people/Geoffrey.landis/ebullism.html |arkivdatum=21 november 2008 }}</ref> Skador orsakade av en för snabb dekompression kallas [[barotrauma]]. Ett tryckfall på 13&nbsp;kPa (100&nbsp;Torr), som inte behöver vara skadlig alls om den sker gradvis, kan vara dödlig om den inträffar plötsligt.<ref name="harding" /> Vissa [[extremofil]]a mikroorganismer, såsom [[Trögkrypare|björndjur]], kan dock överleva vakuum under en period av dagar.

== Elektromagnetism ==

I [[klassisk elektrodynamik]] är fritt utrymme (free space eller perfekt vakuum) en standardreferens för elektromagnetiska effekter.<ref name=weig>{{Bokref |titel = Introduction to complex mediums for optics and electromagnetics |författare = Werner S. Weiglhofer and Akhlesh Lakhtakia |utgivare = SPIE Press |kapitel = § 4.1 The classical vacuum as reference medium |år = 2003 |isbn = 9780819449474 |sid = 28, 34, 65 |url = http://books.google.com/?id=QtIP_Lr3gngC&pg=PA34 }}</ref><ref>
{{Bokref |titel = Progress in Optics, Volume 51 |kapitel = Electromagnetic Fields in Linear Bianisotropic Mediums |författare = Tom G. MacKay |editor = Emil Wolf |utgivare = Elsevier |år = 2008 |isbn = 9780444520388 |sid = 143 |url = http://books.google.com/books?id=lCm9Q18P8cMC&pg=PA143 }}</ref>

I teorin för elektrodynamiken har vakuum följande egenskaper:

* Elektromagnetisk strålning färdas utan hinder vid ljusets hastighet.
* [[Superposition]]sprincipen är alltid exakt sann.<ref>
{{Bokref |författare = Chattopadhyay, D. and Rakshit, P.C. |titel = Elements of Physics: vol. 1 |utgivare = New Age International |år = 2004 |isbn = 8122415385 |url = http://books.google.com/books?id=tvkoopJMQQ8C&pg=PA577 |sid = 577 }}
</ref> Till exempel, är den elektriska potentialen som genereras av två laddningar, samma som summan av potentialerna av var laddning för sig. Värdet av det [[Elektriskt fält|elektriska fältet]] i en punkt kring dessa två laddningar erhålls genom att beräkna [[vektor]]summan av de två elektriska fälten separat.
* [[Permittivitet]]en och [[permeabilitet]]en är exakt ε0 och μ0 respektive (i SI-enheter), eller exakt 1 (i [[Gaussiska heltal]]).
* [[Vågimpedans]]en (η) motsvarar impedansen av ledigt utrymme Z0 ≈ 376,73&nbsp;Ω.

== Kvantmekanik ==
{{se även|Kvantvakuum}}
I [[kvantmekanik]] och [[kvantfältteori]] definieras vakuum som tillståndet (dvs. lösning på ekvationer av teorin) med lägsta möjliga energi (grundtillståndet i ett [[Hilbertrum]]). Detta är ett tillstånd utan partiklar, inga [[foton]]er, ingen [[graviton]]er, etc. Som beskrivits ovan är detta tillstånd omöjligt att uppnå experimentellt (även om varje möjlig partikel på något sätt kan avlägsnas från en volym, skulle det vara omöjligt att eliminera alla [[svartkropp]]s-fotoner.)

Detta hypotetiska vakuumtillstånd har ofta intressanta och komplexa egenskaper. Till exempel innehåller det [[Virtuell partikel|virtuella partiklar]]. Relaterat har det också en slutlig energi, kallad vakuumenergi. Virtuella partiklar är en viktig och ständig närvarande del av kvantfältteorin. Vissa lättöverförda uppenbara effekterna av virtuella partiklar (vakuumfluktuationer) inkluderar [[Casimireffekten]] och [[Lambskift]].<ref name=Barrow>
{{Bokref |förnamn = John D. |efternamn = Barrow |år = 2000 |titel = The book of nothing : vacuums, voids, and the latest ideas about the origins of the universe |upplaga = 1st American |utgivare = Pantheon Books |utgivningsort = New York |isbn = 0-09-928845-1 |oclc = 46600561 }}</ref>

Det kan finnas mer än ett möjligt vakuumtillstånd. Början och slutet av den [[Inflation (kosmologi)|kosmologiska inflationen]] tros ha uppstått från övergångar mellan olika vakuumtillstånd. För teorier som erhållits genom kvantisering av en klassisk teori, ger varje stationär punkt av energin i konfigurationen rymden i ett enda vakuum. [[Strängteorin]] tros ha ett stort antal vacua i sitt landskap.

== Pumpning och omgivande lufttryck ==
[[Fil:L-Pumpe2.png|miniatyr|vänster|upright|Denna vattenpump reducerar atmosfärstrycket inuti pumpkammaren. Det relativa trycket blir större i vattenreservoaren och tvingar vattnet in i pumpen för att utjämna trycket. Ovan jord blir denna typ av pump bara effektiv upp till cirka nio meters lyfthöjd, på grund av vattenpelarens vikt kontra atmosfärstrycket.]]
[[Fil:Cut through turbomolecular pump.jpg|miniatyr|En genomskärning av en turbomolekylärpump, en momentum-transferpump som används för att skapa högvakuum]]

Vätskor kan i allmänhet inte dras, så ett vakuum kan inte skapas genom att suga. Sug kan sprida och späda ett vakuum genom att låta ett högre tryck trycka vätskor in i det, men ett vakuum måste först skapas innan sugning kan ske. Det enklaste sättet att skapa ett konstgjort vakuum är att utöka volymen i ett utrymme. Till exempel expanderar [[Mellangärde|diafragman]] brösthålan, vilket får lungvolymen att öka. Denna expansion minskar trycket och skapar ett partiellt vakuum, som snart blir luftfyllt av atmosfärens högre tryck.

För att fortsätta evakuera en kammare kan ett utrymme i detta vakuum upprepade gånger stängas av, evakueras och sedan utökas igen. Det är principen bakom [[Deplacementspump|förträngningspumpar]], som den exempelvis den manuella vattenpumpen. Inuti pumpen expanderas en sluten volym med en avtätad kolv, för att skapa ett undertryck. På grund av tryckskillnaden trycks en mängd vätska in i en mindre pumpkammare (från vattenkällan i detta exempel). Pumpkammaren avskärmas, öppnar emot atmosfärstrycket och utökas igen.
 
Principförklaringen ovan är bara en introduktion till ämnet vakuumpumpar och är inte representativ för hela utbudet av använda pumpar. Många varianter av kolvpumpar har utvecklats och många andra pumpkonstruktioner arbetar efter helt andra principer. Momentum transfer-pumpar bär vissa likheter med deplacementspumpar, men är mer fördelaktiga vid högre tryck, då de kan uppnå mycket högre vakuumkvalitet än sugande deplacementpumpar. Ejektorpumpar kan fånga gaser i ett fast eller absorberat tillstånd, ofta utan rörliga delar, inga tätningar och inga vibrationer. Ingen av dessa pumpar är dock universalt användbara, då varje typ har viktiga prestandabegränsningar. Att pumpa lågmolekylära gaser, särskilt [[väte]], [[helium]] och [[neon]], innebär är en gemensam svag punkt.

Det lägsta tryck som kan uppnås i ett system beror även på många andra saker än vilken typ av pumpar. Flera pumpar kan kopplas i serie, kallat steg, för att uppnå högre vakuum. Valet av tätningar, kammargeometri,  material och pumpningsteknik har stort inflytande på processen. Alla dessa faktorer ingår i det som brukar kallas för vakuumteknik. Ibland är det slutliga undertrycket inte den enda intressanta faktorn, då alla pumpsystem skiljer sig åt när det gäller oljeföroreningar, vibrationer, effektiviteten vid olika gaser, den totala cykeltiden, verkningsgraden, tillförlitlighet och tolerans emot läckage.

I system med ultrahögvakuum, måste mycket även många andra faktorer beaktas, när det gäller läckage och dunstningskällor. Vattenabsorption i aluminium och palladium blir en oacceptabel källa till utgasning, och även [[absorption]] av hårda metaller som rostfritt stål eller [[titan]] måste beaktas. Vissa oljor och fetter kommer att koka bort i höga eller ultrahöga vakuum. Kammarväggarnas materialtäthet (genomtränglighet) kan behöva övervägas och även materialets riktningsorientering, som bör vara parallell med flänsen.

Den lägsta trycket för tillfället kan uppnås i laboratorium är cirka 10<sup>−13</sup> torr (13&nbsp;pPa).<ref>{{Tidningsref |författare = Ishimaru, H|titel = Ultimate Pressure of the Order of 10<sup>-13</sup> torr in an Aluminum Alloy Vacuum Chamber|tidning = J. Vac. Sci. Technol.|datum = 1989|volym = 7|nummer = 3-II|sidor = 2439–2442|url = |doi = 10.1116/1.575916}}</ref> Vakuumtryck så låga som 5 × 10-17  Torr (6,7 FPA) har indirekt uppmätts i ett 4&nbsp;K kryogent vakuumsystem.<ref name=Gabrielse/> Det motsvarar ≈ 100 partiklar/cm<sup>3</sup>.

== Utgasning ==
[[Avdunstning]] och [[sublimering]] i ett vakuum kallas utgasning. Allt material, fast eller flytande, har ett litet [[ångtryck]] och deras utgasning blir viktig när vakuumtrycket faller under deras ångtryck. I konstgjorda system har utgasning samma verkan som en läcka och kan begränsa ett stegrande vakuum. Utgasningsprodukter kan [[Kondensation|kondensera]] på närliggande kallare ytor, vilket kan vara besvärande om de skymmer optiska instrument eller reagerar med andra material. Detta är ett angeläget problem vid exempelvis rymdfärder, där ett [[teleskop]] eller [[solcell]] kan få reducerad funktion.

Den mest förekommande utgasningsprodukten i tillverkade vakuumsystem är vatten absorperat av vakuumkammarens material. Det kan minskas genom att kammaren torkas eller bakas eller att mindre absorberande material väljs. Utgasat vatten kan kondensera i oljan i oljesmorda lamellvakuumpumpar och minska deras verkningsgrad, om inte utgasningen ventileras bort. Högvakuumsystem måste vara rent och fritt från organiskt material för att minimera utgasning.

Ultrahögvakuumsystem bakas, helst under vakuum, för att tillfälligt höja ångtrycket av allt utgasningsmaterial och koka bort dem. När huvuddelen av utgasat material har kokats av och evakuerats, kan systemet kylas till ett lägre ångtryck och minimera kvarvarande utgasning under själva operationen. Vissa system kyls långt under rumstemperatur med flytande kväve för att minimera vidare utgasning tillsammans med kryopumpning.

== Vakuumkvalité ==
Vakuumnivån indikeras av mängden materia som finns kvar i systemet, högvakuum har med andra ord väldigt lite materia kvar. Vakuum mäts främst med utgångspunkt från ett [[absolut tryck]], men en fullständig karakterisering kräver ytterligare parametrar, som temperatur och kemisk sammansättning. En av de viktigaste parametrarna är begreppet [[Mean free path|MFP]], vilket anger den fria medelvägslängden som de kvarvarande gaspartiklarna måste färdas innan de kolliderar med varandra. När gasens täthet minskar, kommer alltså MFP att öka och när MFP är längre än den tillgängliga rymden, som pumpens kammare, rymdfarkosten eller andra volymer, är inte [[strömningsmekanik]]ens antagande längre tillämpliga. Detta vakuumtillstånd kallas ''högvakuum'' och studiet av flödet i detta system kallas ''particle gas dynamics''. MFP är vid atmosfärstryck så kort som 70&nbsp;[[nanometer|nm]], men vid 100&nbsp;[[Pascal (måttenhet)|mPa]] (~1×10<sup>−3</sup>&nbsp;[[mmHg|Torr]]) är MFP vid rumstemperatur cirka 100&nbsp;mm, vilket brukar vara fallet vid ordinära [[elektronrör]]. [[Crookes radiometer]] vänder när MFP är större än storleken på lamellerna.

Vakuumkvalitén är uppdelad i intervall enligt den teknik som krävs för att uppnå det eller mäta det. Dessa intervall har inte universellt överenskomna definitioner, men en typisk fördelning är följande:<ref>{{Webbref|författare=American Vacuum Society |titel=Glossary |verk=AVS Reference Guide |url=http://www.aip.org/avsguide/refguide/glossary.html |hämtdatum=15 mars 2006 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20060304160701/http://www.aip.org/avsguide/refguide/glossary.html |arkivdatum=4 mars 2006 }}</ref><ref>{{Webbref|författare = [[National Physical Laboratory, UK]]|titel = FAQ on Pressure and Vacuum|url = http://www.npl.co.uk/pressure/faqs/vacuum.html|hämtdatum = 25 mars 2006|arkivurl = https://web.archive.org/web/20050914005003/http://www.npl.co.uk/pressure/faqs/vacuum.html|arkivdatum = 14 september 2005}}</ref>
{| class="wikitable" style="text-align:left"
! !! Tryck ([[mmHg|Torr]])!! Tryck ([[mbar|Millibar]]) !! Tryck ([[Pascal (måttenhet)|Pa]])
|-
|[[Lufttryck|Atmosfärstryck]] || 760 || 1013 || 101,3&nbsp;kPa
|-
|Lågvakuum|| 760 till 25 || 1013&nbsp;mbar till 33&nbsp;mbar || 100&nbsp;kPa till 3&nbsp;kPa
|-
|Medelvakuum|| 25 till 1×10<sup>−3</sup> || 33&nbsp;mbar till 1×10<sup>−3</sup>&nbsp;mbar || 3&nbsp;kPa till 100&nbsp;mPa
|-
|Högvakuum|| 1×10<sup>−3</sup> till 1×10<sup>−9</sup> || 1×10<sup>−3</sup>&nbsp;mbar till 1×10<sup>−9</sup>&nbsp;mbar ||100&nbsp;mPa till 100&nbsp;nPa
|-
|Ultrahögvakuum|| 1×10<sup>−9</sup> till 1×10<sup>−12</sup> || 1×10<sup>−9</sup>&nbsp;mbar till 1×10<sup>−12</sup>&nbsp;mbar || 100&nbsp;nPa till 100&nbsp;pPa
|-
|Extremt högt vakuum|| <1×10<sup>−12</sup> || <1×10<sup>−12</sup>&nbsp;mbar || <100&nbsp;pPa
|-
|[[Rymden|Yttre rymden]]|| 1×10<sup>−6</sup> till <3×10<sup>−17</sup> || 1×10<sup>−6</sup>&nbsp;mbar till <3×10<sup>−17</sup>&nbsp;mbar || 100&nbsp;µPa till <3fPa
|-
|Perfekt vakuum|| 0 || 0&nbsp;mbar || 0&nbsp;Pa
|}

* Atmosfärstryck är variabelt, men standardiserad på 101,325&nbsp;kPa (760&nbsp;Torr)
* Lågvakuum, även kallad grovvakuum vakuum som exempelvis kan uppnås med en vanlig dammsugare och mätas med en vätskemanometer (U-rörsmanometer).
* Medelvakuum är vakuum som kan uppnås med en enda pump, men trycket är för lågt för att mäta med en vätske- eller mekanisk [[manometer]]. Det kan mätas med en McLeod-mätare, termisk mätare eller en [[Kapacitans|kapacitiv]] mätare.
* Högvakuum är vakuum där MFP av restgaser är längre än storleken på kammaren eller i testobjektet. Högvakuum kräver oftast flerstegspumpning och jonmätning.
* Ultrahögvakuum kräver bakning av kammaren för att ta bort spårgaser och andra särskilda förfaranden. Brittiska och tyska normer fastställer ultrahögvakuum till ett tryck under 10<sup>−6</sup>&nbsp;Pa (10<sup>−8</sup>&nbsp;[[mmHg|Torr]]).<ref>BS 2951: Glossary of Terms Used in Vacuum Technology. Part I. Terms of General Application. British Standards Institution, London, 1969.</ref><ref>DIN 28400: Vakuumtechnik Bennenungen und Definitionen, 1972.</ref>
* Yttre rymden är i allmänhet mycket mer tomt än något artificiellt vakuum. Det kan antagligen ibland motsvara definitionen av högvakuum ovan, beroende på rymdregion och vilka astronomiska kroppar som påverkar. Till exempel är MFP av interplanetära rymden mindre än storleken av solsystemet, men större än små planeter och månar. Som en följd måste solvinden uppvisa kontinuumflöde på en skala av solsystemet, men ses som ett bombardemang av partiklar i förhållande till jorden och månen.
* Perfekt vakuum är ett idealtillstånd utan några partiklar alls. Det kan inte uppnås i ett laboratorium, även om det kan finnas små volymer som för ett kort ögonblick, inte råkar ha några materiapartiklar. Även om alla partiklar av materia togs bort, skulle det fortfarande finnas [[foton]]er och [[graviton]]er, liksom [[mörk energi]], [[Virtuell partikel|virtuella partiklar]] och andra aspekter av [[kvantvakuum]].

===Exempel===

{| class="wikitable" style="text-align:left"
! !! Tryck ([[Pascal (måttenhet)|Pa]]) !! Tryck ([[mmHg|Torr]]) !! MFP !! molekyler per cm<sup>3</sup>
|-
! [[Dammsugare]]
| cirka 80&nbsp;kPa || 600 || 70&nbsp;nm || 10<sup>19</sup>
|-
! [[Impeller]]pump [[Pump|vakuumpump]]
| cirka 3,2&nbsp;kPa || 24 || 1,75&nbsp;μm ||
|-
! [[Frystorkning]]
| 100 till 10&nbsp;Pa || 1 till 0.1 || 100&nbsp;μm till 1&nbsp;mm || 10<sup>16</sup> till 10<sup>15</sup>
|-
! Lamellvakuumpump
| 100&nbsp;Pa till 100&nbsp;mPa || 1 till 10<sup>−3</sup> || 100&nbsp;μm till 10&nbsp;cm || 10<sup>16</sup> till 10<sup>13</sup>
|-
! [[Glödlampa]]
| 10 till 1 Pa || 0,1 till 0,01 || 1&nbsp;mm till 1&nbsp;cm || 10<sup>15</sup> till 10<sup>14</sup>
|-
! [[Termos]]
| 1 till 0,01 Pa<ref name="chambers" /> || 10<sup>−2</sup> till 10<sup>−4</sup> || 1&nbsp;cm till 1&nbsp;m|| 10<sup>14</sup> till 10<sup>12</sup>
|-
! Jordens [[termosfär]]
| 1&nbsp;Pa till 100&nbsp;nPa || 10<sup>−2</sup> till 10<sup>−9</sup> || 1&nbsp;cm till 100&nbsp;km || 10<sup>14</sup> till 10<sup>7</sup>
|-
! Vakuumtub
| 10&nbsp;µPa till 10&nbsp;nPa || 10<sup>−7</sup> till 10<sup>−10</sup> || 1 till 1,000&nbsp;km ||
|-
! Kryopump MBE-kammare
| 100&nbsp;nPa till 1&nbsp;nPa || 10<sup>−9</sup> till 10<sup>−11</sup> || 100 till 10,000&nbsp;km || 10<sup>7</sup> till 10<sup>5</sup>
|-
! [[Månen]]s tryck 
| cirka 1&nbsp;nPa || 10<sup>−11</sup> || 10,000&nbsp;km || 4{{e|5}}<ref>{{Tidningsref |författare = Öpik|förnamn = E. J.|datum = May 1962|titel = The Lunar Atmosphere|tidning = Planetary and Space Science|utgivare = Elsevier|volym = 9|nummer = 5|sidor = 211–244|issn = 0032-0633|doi = 10.1016/0032-0633(62)90149-6}}.</ref>
|-
! [[Rymden|Interplanetär rymd]]
| &nbsp; || &nbsp; || || 10 <ref name="chambers" />
|-
! [[Rymden|Interstellär rymd]]
| &nbsp; || &nbsp; || || 1 <ref>{{Webbref|författare = University of New Hampshire Experimental Space Plasma Group|titel = What is the Interstellar Medium|verk = The Interstellar Medium, an online tutorial|url = http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/what1.html|hämtdatum = 15 mars 2006|arkivurl = https://web.archive.org/web/20060217172614/http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/what1.html|arkivdatum = 17 februari 2006}}</ref>
|-
! [[Rymden|Intergalaktisk rymd]]
| &nbsp; ||  || || 10<sup>−6</sup> <ref name="chambers" />
|}

== Tryckmätning ==
[[Fil:McLeod gauge 01.jpg|miniatyr|En McLeodmätare (tömd på [[kvicksilver]])]]
===Relativ kontra absolut mätning===
Vakuum mäts i enheten för tryck, vanligtvis som en subtraktion i förhållande till omgivande atmosfärtryck på jorden. Men mängden av relativa mätbara vakuum varierar med lokala förhållanden. På [[Jupiter]]s yta, där marknivåns lufttryck är mycket högre än på Jorden, skulle mycket högre relativa vakuumavläsningar vara möjliga. På månens yta med nästan ingen atmosfär, skulle det vara mycket svårt att skapa ett mätbart vakuum i förhållande till den lokala miljön.

På samma sätt är ett mycket högre tryck än normalt relativt vakuumavläsningar möjliga djupt ned i jordens hav. En ubåt som upprätthåller ett inre tryck på 1 [[Atmosfär (tryckenhet)|atmosfär]] nedsänkt till ett djup med 10 atmosfärers tryck, är i praktiken en vakuumkammare som kan hålla ute ett stort yttre vattentryck, även om 1&nbsp;atm inne i ubåten normalt inte skulle betraktas som ett vakuum.

(Nedanstående mätningar utgår från relativa mätningar vid jordens havsyta, med exakt 1 [[Atmosfär (tryckenhet)|atmosfärs]] omgivande lufttryck.

===Vakuum-mätningar relativt 1&nbsp;atm===
[[Internationella måttenhetssystemet|SI-enheten]] för tryck är [[Pascal (måttenhet)|pascal]] (symbol Pa), men vakuum brukar mätas i [[mmHg|Torr]], uppkallad efter [[Evangelista Torricelli|Torricelli]], en tidig italiensk fysiker (1608–1647). En Torr är lika med fördrivningen av en millimeter kvicksilver (mmHg) i en manometer med 1&nbsp;Torr motsvarande 133,3223684 pascal över absolut noll tryck. Vakuum mäts också med hjälp av [[Tum|inch]] av kvicksilver på lufttryckets skala eller som en procentandel av atmosfäriska trycket i [[Bar (måttenhet)|bar]] eller [[Atmosfär (tryckenhet)|atmosfär]]. Lågvakuum mäts ofta i millimeter kvicksilver ([[mmHg]]), inch av kvicksilver ([[inHg]]) eller kilopascal ([[kPa]]) under atmosfärstrycket. "Under atmosfärstrycket" innebär att det absoluta trycket är lika med det aktuella lufttrycket (till exempel 29,92&nbsp;inHg) minus vakuumtryck i samma enhet. Således motsvarar ett vakuum på 26&nbsp;inHg ett absolut tryck på 4&nbsp;inHg (29,92&nbsp;inHg&nbsp;− 26&nbsp;inHg).

Med andra ord, de flesta lågvakuummätare avläser exempelvis &minus;28&nbsp;inHg på fullt vakuum kontra ett faktiskt 2&nbsp;inHg, eller 50,79&nbsp;Torr. Många enkla lågvakuummätare har en felmarginal och kan visa ett vakuum av &minus;30&nbsp;inHg, eller 0&nbsp;Torr, men som i praktiken normalt kräver en tvåstegsprocess med lamellvakuumpump, eller motsvarande typ av vakuumpump, för att gå långt utöver (lägre än) 25&nbsp;Torr.

Olika mätenheter används för att mäta vakuumtryck, beroende på vilket vakuum som behövs.<ref>{{Bokref |förnamn = Moore |efternamn = John H. |medförfattare = Christopher Davis, Michael A. Coplan and Sandra Greer |titel = Building Scientific Apparatus |utgivare = Westview Press |utgivningsort = Boulder, CO |år = 2002 |isbn = 0-8133-4007-1 |oclc = 50287675 }}</ref>

'''Hydrostatiska mätare''' (till exempel kvicksilvermanometer) består av en vertikal kolumn av vätska i ett rör vars ändar är utsatta för olika tryck. Kolumnen kommer att stiga eller sjunka tills vikten är i jämvikt med tryckskillnaden mellan de två ändarna av röret. Den enklaste konstruktionen är ett slutet U-format rör, vars ena sida är ansluten till mätstället. All vätska kan i princip användas, men [[kvicksilver]] är att föredra för sin höga densitet och låga ångtryck. En enkel hydrostatisk mätare kan mäta tryck från 1&nbsp;torr (100&nbsp;Pa) till över det atmosfäriska. En viktig variant är McLeod-mätaren som isolerar en känd volym av vakuum och komprimerar det genom att multiplicera höjdvariationen i vätskan. McLeod-mätaren kan mäta vakuum så högt som 10<sup>−6</sup>&nbsp;Torr (0,1&nbsp;MPa), vilket är den lägsta direkta mätning av tryck som är möjligt med dagens teknik. Andra vakuummetrar kan mäta lägre tryck, men endast indirekt genom mätning av andra tryck-egenskaper. Dessa indirekta mätningar skall kalibreras via en direkt mätning, oftast en McLeod mätare.<ref name=measure>{{Bokref |förnamn = Thomas G. |efternamn = Beckwith |medförfattare = Roy D. Marangoni and John H. Lienhard V |år = 1993 |titel = Mechanical Measurements |upplaga = Fifth |utgivare = Addison-Wesley |utgivningsort = Reading, MA |isbn = 0-201-56947-7 |sid = 591–595 |kapitel = Measurement of Low Pressures }}</ref>

'''Mekaniska''' eller '''elastiska mätare''' är beroende av en Bourdon-tub, -membran, eller -kapsel, oftast gjord av metall, som kommer att ändra form till följd av mättrycket. En variant på denna mätare är kapacitansmanometern, där membranet utgör en del av en kondensator. En förändring i trycket leder till förändring av membranet, vilket leder till en förändring i [[kapacitans]]. Dessa mätare är effektiva från 10<sup>+3</sup>&nbsp;Torr till 10<sup>−4</sup>&nbsp;Torr.

'''Termiska konduktivitetsmätare''' baseras på att värmeledningsförmågan hos en gas minskar ju högre tryck den utsätts för. I denna typ av mätare, värms en glödtråd genom strömsättning. Ett termoelement eller resistanstemperaturgivare (RTD) kan sedan användas för att mäta glödtrådens temperatur. Denna temperatur är beroende av i vilken takt glödtråden förlorar värme till den omgivande gasen, och därmed på värmeledningsförmåga. En vanlig variant är Pirani-mätaren, som använder en enda platinaglödtråd både för det uppvärmda elementet och RTD. Dessa mätare visar tillförlitligt mellan 10 Torr till 10<sup>−3</sup>&nbsp;Torr, men de är känsliga för den kemiska sammansättningen av mätgaserna.

'''Joniserings-mätare''' används i ultrahögvakuum. De finns i två typer: varm katod och kallkatodrör. I den varma katodtypen producerar en elektriskt uppvärmd glödtråd en [[elektron]]stråle. Elektronerna färdas genom mätaren och jonisera gasmolekyler runt dem. De resulterande jonerna samlas in vid den negativa elektroden. Det aktuella antalet joner beror på trycket i mätaren. Varmkatodsmätare är korrekta från 10<sup>−3</sup>&nbsp;Torr till 10<sup>−10</sup>&nbsp;Torr. Principen bakom [[kallkatodrör]] är den samma, förutom att elektronerna produceras i ett utsläpp som skapas av högspända elektriska urladdningar. Kallkatodrörsmätare visar korrekt från 10<sup>−2</sup>&nbsp;Torr till 10<sup>−9</sup>&nbsp;Torr. Joniseringsmätares kalibrering är mycket känslig för konstruktionsgeometrin, den kemiska sammansättningen av mätgaserna, korrosion och ytbeläggningar. Deras kalibrering kan ogöras genom påverkan av atmosfärstryck eller lågvakuum. Sammansättningen av gaser vid högvakuum är vanligtvis oförutsägbar, så en [[masspektrometer]] måste användas tillsammans med joniseringsmätaren för exakt mätning.<ref>{{cite encyclopedia | editor=Robert M. Besançon | ency=The Encyclopedia of Physics | edition=3rd edition | year=1990 | publisher=Van Nostrand Reinhold, New York | id = {{ISBN|0-442-00522-9}} | pages = 1278–1284 | article=Vacuum Techniques}}</ref>

== Se även ==
* [[Kvantvakuum]] 
* [[Vakuumfluktuation]]

== Referenser ==
{{enwp|url=http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vacuum&oldid=427741104}}
===Noter===
<references/>

== Externa länkar ==
* {{Commonscat|Vacuum}}
* [http://www.svc.org/HistoryofVacuumCoating/History-of-Vacuum-Coating.cfm Vacuum Coating Technology]
* [http://scitation.aip.org/jvsta/ Journal of Vacuum Science and Technology A]
* [http://scitation.aip.org/jvstb/ Journal of Vacuum Science and Technology B]
* [http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/vacuum.html FAQ on explosive decompression and vacuum exposure].
* [http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/970603.html Discussion of the effects on humans of exposure to hard vacuum].
* [http://www.arXiv.org/abs/hep-th/0012062 Vacuum Energy in High Energy Physics]
* [http://void.mit.edu/~4.396/wiki/index.php?title=Main_Page Vacuum, Production of Space]
* [http://www.gresham.ac.uk/event.asp?PageId=4&EventId=258 "Much Ado About Nothing" by Professor John D. Barrow, Gresham College]
* [http://www.physics.arizona.edu/~rafelski/Books/StructVacuumE.pdf The Structured Vacuum - thinking about nothing] av Johann Rafelski och Berndt Muller (1985) {{ISBN|3-87144-889-3}}.

{{auktoritetsdata}}

{{rekommenderad}}

[[Kategori:Grundläggande fysikaliska begrepp]]
[[Kategori:Wikipedia:Basartiklar]]