Что такое вакуум?

Вы правы - "Природа не терпит пустоты". То есть - там, где нет "ничего", туда быстро найдется "что-то". Вот почему трудно поддерживать порядок на столе...

А если серьезно - если вы не позволите "чему-то" достичь "ничего", то у вас и дальше будет "ничего". Вот почему люди строят вакуумные камеры. Удивительно сложно создать действительно хороший вакуум на Земле, так как любая поверхность, которую вы используете для удержания вакуума (конечно, вы на самом деле «удерживаете что-то снаружи», но в вакуумных технологиях часто говорят о сохранении вакуума) будет имеют тенденцию выделять случайные молекулы. Это может быть адсорбированный газ (тонкий слой молекул газа, прилипший к поверхности), грязь, что угодно. Чтобы сделать хороший пылесос, вам нужны действительно чистые компоненты, и их обычно приходится нагревать, чтобы удалить любые загрязнения с поверхности.

В космосе довольно хороший (но не идеальный) вакуум — я читал, что на кубический метр приходится около 50 атомов водорода. Итак, куда бы вы ни посмотрели, время от времени вы будете видеть атом.

Так что нет, для целей вашего вопроса вакуум не создает давления, чтобы удерживать вещи: это просто пространство, в которое либо «молекулы были оторваны», либо «молекулам трудно добраться». А "идеального" вакуума не бывает.

Во-первых, часть 2 вашего вопроса, как правильно указали другие, что в космическом пространстве 1) гравитация действительно содержит газы вблизи Земли и 2) вышедшие газы имеют большой объем для заполнения, поэтому плотность становится слишком низкой.

Теперь нет ничего лучше идеального вакуума. Идеальный вакуум означает$0$частицы в бесконечном объеме.

Атмосферное давление т.е. ~$1$бар ($10^3$миллибар или мбар) имеет ~$10^{19}$частиц на куб. Если вы удалите 10% атомов из ящика, к этому ящику будет приложено давление почти 0,9 бар, а если вы удалите 99% атомов, приложится давление почти 1 бар. Отсюда по давлению$10$мбар - почти идеальный вакуум.

Как указывали другие, для создания вакуума требуется вакуумная камера. Вакуумная камера представляет собой сосуд, который препятствует проникновению наружного воздуха, а к камере подключен насос, который отсасывает внутренний воздух.

Обычно вакуумная камера герметизируется резиновыми или металлическими уплотнителями, которые заполняют зазор в металлических пластинах и способствуют созданию вакуума. В идеале можно сделать постоянно герметичную вакуумную камеру, но это бесполезно для экспериментов.

Мы можем сделать вакуум порядка$10^{-10}$мбар на земле, у него еще ~$10^6$частиц на куб. Эти частицы в основном образуются в результате испарения с металлической поверхности камеры. Вы можете позвонить$10^{-10}$мбар почти идеальный вакуум.

Буду рад помочь дальше

РЕДАКТИРОВАТЬ: В ответ на ваш комментарий

Думаю, вам нужно немного почитать о кинетической теории газов . В первом приближении атомы/молекулы газа рассматриваются как бильярдные шары. Когда они сталкиваются друг с другом, они упруго отскакивают. Когда они сталкиваются со стенками сосуда, они оказывают давление на стенку. В первом приближении давление линейно возрастает с плотностью молекулы. Скорость/энергия молекулы газа происходит от тепловой энергии и является мерой температуры.

Теперь представьте, что если есть контейнер, давление внутри и снаружи которого одинаково, то разницы давлений нет. Если вы уменьшите давление внутри контейнера, разница давлений увеличится.

внутреннее давление$P_{in} \propto n_{in}$

внешнее давление$P_{out} \propto n_{out}$

Разница давления$\Delta P=P_{out}-P_{in}$

в этом случае максимальная разница давлений$\Delta P=P_{out}-0=P_{out}$

Следовательно, с увеличением вакуума перепад давления не может увеличиваться линейно, а стремится к предельному перепаду давления, то есть к атмосферному давлению.

Хотя мы пренебрегаем притяжением между молекулами газа (а оно есть), но это ничего не изменит.

Из-за притяжения между молекулами газа фактическое давление реального газа немного меньше, чем давление идеального газа. Этот эффект более заметен при более низких температурах, но поскольку мы удалили большую часть молекул газа, следовательно, расстояние между молекулами газа равно достаточно велико, что делает их взаимное притяжение незначительным.

Я должен признать, что я не совсем понял часть вашего вопроса

Вакуум создает давление?

Я думаю, что давление и вакуум противоположны друг другу. Вакуум может создавать перепад давления, но на самом деле это отсутствие давления.

Это также сбивает с толку

Если да, то почему нет давления между молекулами газов или где-либо еще, например, в открытом космосе?

Я не думаю, что существует давление между молекулами газов. Когда мы говорим о кинетической теории газов, есть два типа величин: макроскопические (вещи, которые мы можем почувствовать или измерить) и микроскопические (фактические процессы, происходящие на уровне атомов/молекул). Давление является макроскопической величиной. Между молекулами газов нет давления. Между молекулами газов существует сила, и эта сила возникает из-за столкновения молекул. Следовательно, если давление (или молекулярная плотность) слишком низкое (как в открытом космосе), столкновения становятся все более и более маловероятными, и на атомы/молекулы не действует никакая сила (в течение очень долгого времени).

Я постараюсь ответить на ваши вопросы и предложить некоторые поправки к вашим высказываниям.

Хорошо известно, что там, где ничего нет, есть вакуум.

Ну, с технической точки зрения это утверждение неверно. Более того, это философски сомнительно. Есть один очень хороший документальный фильм под руководством Нила Тайсона, в котором несколько ученых обсуждают «ничто». В этом документальном фильме вы можете увидеть, что не очень легко решить, действительно ли во вселенной ничего не существует, но вакуум, по крайней мере технически, не имеет ничего общего с небытием.

Что же такое вакуум?
К сожалению, ответ, который вы получите на этот вопрос, очень сильно зависит от того, кого вы спросите. Понятие вакуума в уме физика-теоретика отличается от понятия физика-экспериментатора или инженера. Учитывая, что ваши следующие вопросы очень приземленны, я предполагаю, что вам интересно, что физик-экспериментатор думает о вакууме. Если это так, то вакуум можно определить как область пространства, преимущественно закрытую, давление в которой ниже, чем в окружающей среде. Обычно физик-экспериментатор определяет три различных вакуумных режима:
грубый вакуум:$1000-10^{^{-4}}\ mbar$
высокий вакуум:$10^{^{-5}}-10^{^{-9}}\ mbar$
сверхвысокий вакуум:$<10^{^{-9}}\ mbar$.

И последнее замечание: технически невозможно иметь сосуд, контейнер, камеру, полностью, полностью, на 100% свободную от каких-либо газов. Почему это так, как-то объясняется в предыдущих ответах.

Как это возможно, если у нас есть газ по всему миру, и работа воздуха состоит в том, чтобы заполнить пустое пространство. Так почему же воздух не рассеивается и не заполняет эти места?

Я предполагаю, что когда вы говорите «те места», вы имеете в виду космическое пространство. Наша планета окружена воздухом (нашей атмосферой) и именно гравитация удерживает воздух вокруг земли и не убегает в космос. Например, гравитация Марса недостаточно сильна, чтобы поддерживать вокруг Марса атмосферу, подобную нашей.

Вакуум создает давление?

Да и нет. Как объяснялось выше, вакуум — это «отсутствие давления». Если у вас где-то есть вакуум, у вас более низкое давление, чем в окружающей среде. Следовательно, существует давление на вакуум со стороны окружающей среды, а не наоборот.

Почему нет давления между молекулами газов или где-либо еще, например, в открытом космосе?

Давление определяется как сила на единицу площади. Это означает, что везде, где у вас есть какая-то сила, вы можете концептуально думать, что есть какое-то давление. Поскольку почти невозможно иметь область пространства, где нет частиц, это означает, что всегда и везде есть какое-то давление. Может быть, иногда настолько низким, что наши самые модные гаджеты сегодня не могут измерить давление.