Què és el Buit Absolut? Història i Més

El buit, és considerat com la manca de matèria en determinat espai, el que podem traduir a la manca d'alguna cosa en un lloc. Al següent article coneixerem tot el referent sobre què és el buit parlant científicament, els tipus de buit, les seves mesures i molt més.

Què és el buit?

El buit consisteix en l'abandonament de manera completa del material en els elements, el que científicament es coneix com la “Materia” en un espai o un lloc específic, o fins i tot fa referència a la manca d'algun tipus de contingut dins de l'interior d'un recipient. Àmpliament s'anomena igualment buit el que és la condició d'una àrea on l'espessor de les partícules tendeix a ser molt per sota dels nivells, un exemple d'això arribaria a ser l'espai interestel·lar.

De la mateixa manera, passa en el cas d'un forat mig tancat per on la Pressió del buit com també la dels gasos de l'aire sol ser menys que a l'atmosfera. El buit pot produir-se naturalment o fins i tot ser generat artificialment, per la qual cosa és usat moltes vegades per a una gran quantitat de coses com per exemple en els sectors següents:

• tecnològic
• Automobilístic
• Farmacèutic
• Alimentari

Definició del buit

D'acord amb el concepte atorgat per la Societat Nord-americana del Buit o també coneguda per les sigles “AVS” l'any 1958, l'expressió es fa referència a algun espai ple amb una quantitat de gasos a una pressió que és totalment menor que a diferència de la pressió atmosfèrica, per la qual cosa aquest grau de buit s'augmenta en dependència directa amb la depreciació del que és la pressió del gas residual.

Això el que vol dir, és que a mesura que va disminuint la intensitat, molt més gran serà la quantitat del buit que s'adquirirà, cosa que permet als experts poder categoritzar el grau de buit i ubicar-lo. Cadascun d'aquests intervals tenen característiques pròpies.

Mesurament del Buit

La pressió atmosfèrica és tota la que practica l'atmosfera o fins i tot l'aire sobre la superfície terrestre. A una temperatura ambient ia una pressió normal atmosfèrica, 1 m³ d'aire és aquell que fa més o menys 2 x 1.025 de molècules que es troben en moviment a una mitjana de velocitat d'uns 1.600 quilòmetres per hora (km/h).

Una manera de poder mesurar què és la pressió atmosfèrica és per mitjà d'un baròmetre de mercuri; aquest sol expressar els valors en termes de lelevació de la columna de mercuri duna secció transversal unitària que consisteix duns 760 mm de longitud. Amb aquesta base, es pot dir que una atmosfera estàndard sol ser igual a uns 760 mmHg.

És usada per conveniència com una mesura de pressió a l'anomenada Unitat Torricelli que posseeix el símbol de “Torr”; per la qual cosa es pot definir que:

1 Torr = 1 mmHg

Això fa que: 1 atm = 760 Torr; per això 1 Torr = 1/760 d'una atmosfera estàndard, en poques paraules:

1 Torr = 1,316 x 10 – 3 atm, fet que significa que aquesta ha estat el resultat final.

Mesurament de Baixes Pressions

El mètode que va ser desenvolupat per Pirani, és el més utilitzat i el més freqüent per poder mesurar les baixes pressions. Aquest mateix mètode només tracta en una mena de pont de Wheatstone on una força del pont se situa exposada al buit que es mesurarà.

La resistència d'aquest tipus d'element sensor variarà d'acord amb com canviï la pressió, perquè a uns buits a prop de la pressió atmosfèrica el filament es trobarà en contacte amb moltes més molècules, cosa que generarà una temperatura baixa i alhora dóna com a resultat un valor resistiu baix.

Mentrestant anirà millorant el buit aquest tipus de filament trobarà una menor quantitat de molècules per aconseguir dissipar la calor, cosa que resulta un increment de la temperatura. Aquesta classe d'increment de la temperatura és el que produirà un increment del valor resistiu arribant a generar una classe de desequilibri en el pont de Wheatstone abans esmentat.

Aquesta classe d'inestabilitat és mesurada amb l'ajuda d'un microamperímetre. Després es quedarà interpolar tots els microampers que han estat generats a causa del pont de Wheatstone amb els valors del propi buit.

Aquests valors retornen en 1 taula amb què es procedeix a dibuixar una escala, és aquí on per exemple en el cas dels vacuòmetres CINDELVAC, es tindrà “0” microampers quan el denominat sensor es trobi en un buit elevat i en “50” microampers a una pressió atmosfèrica. El contingut de la taula de respostes d'aquest anomenat pont de Wheatstone de CINDELVAC consisteix en el següent:

• 0 mV = 0,001 mbar
• 2 mV = 0,010 mbar
• 11 mV = 0,100 mbar
• 36 mV = 1 mbar
• 45 mV = 9 mbar

Mesures d'Ionització

Aquestes posseeixen el mateix tipus de base que les anomenades bombes d'ionització, fins a tal manera que aquestes es troben sent considerades com una classe de conseqüència. Quan arriba el moment de calcular certes intensitats del buit, es fan servir algunes propostes que van ser donades pel reconegut físic Bayard – Alpert qui és el principal responsable de tots aquells tipus d'aparells que han estat capaços d'aconseguir subministrar amb precisió totes aquelles pressions de fins uns 10–12 Torr.

Sobre la terra s'exerceix moltes classes de forces diferents, entre les quals hi ha les Forces Fonamentals de la Natura. L'aire que respirem està principalment compost per una gran diversitat de gasos; entre ells els que són de gran importància consisteixen en l'oxigen i el nitrogen, però generalment alberga una quantitat de concentració de gasos com ho són:

• Diòxid de carboni
• argó
• neó
• heli
• Criptó
• xenó
• hidrogen
• Metà
• òxid nitrós
• Vapor d'aigua.

Aplicacions de les Tècniques de Buit

Ara en aquesta ocasió se'ls presentarà quin tipus d'aplicacions tècniques del buit es realitza depenent de la situació física que es presenti al moment:

Primera Situació Física: Baixa Pressió

• Objectiu: S'aconsegueix obtenir una diferència de pressió.

• Aplicacions: S'usa per al sosteniment, l'elevació, el transport als pneumàtics, els aspiradors, el filtratge, com també el modelat.

Segona Situació Física: Baixa Densitat Molecular

• Objectiu: Elimineu els components actius de l'atmosfera.

• Aplicacions: S'utilitza per a les làmpades ja siguin aquestes incandescents, fluorescents o tubs elèctrics, en la fusió, la sinterització, l'empaquetat, encapsulat i per a la detecció de fuites.

Tercera Situació Física: Baixa Densitat Molecular

• Objectiu: Extracció del gas oclòs o dissolt.

• Aplicacions: S'usa per a la dessecació, la deshidratació, la concentració, liofilització, desgasificació i la impregnació.

Quarta Situació Física: Baixa Densitat Molecular

• Objectiu: Disminució de la transferència denergia.

• Aplicacions: Es fa servir per a l'aïllament tèrmic, l'aïllament elèctric, la microbalança de buit i per a la realització de la simulació espacial.

Cinquena Situació Física: Gran Recorregut Lliure Mitjà

• Objectiu: Evitar Xocs o Col·lisions.

• Aplicacions: En aquest cas s'utilitza per a:

-Els Tubs Electrònics – Raigs Catòdics – TV

-Les Fotocèl·lules – Fotomultiplicadors – els Tubs de Raigs X

-Els Acceleradors de Partícules – Espectròmetres de Masses – Separadors d'Isòtops

-Els Microscopis Electrònics – Les Soldadura per feix d'Electrons

-La Metalització (Evaporació, Polvorització Catòdica) – La Destil·lació Molecular

Sisena Situació Física: Temps Llarg de Formació d´una Monocapa

• Objectiu: Superfícies Netes.

• Aplicacions: Estudi de la fricció, adhesió, corrosió de superfícies. Prova de materials per a experiències espacials.

Història

En el transcurs de tota l'antiguitat i fins i tot el que va arribar a ser el renaixement s'excloïa allò que era l'existència de la pressió atmosfèrica. Per tant, no es podia donar una classe d'explicació sobre els fenòmens a causa del buit. A les regions de Grècia es van arribar a enfrontar per això mateix unes 2 classes de teories.

Per a Epicur i encara més sobretot a Demòcrit ia tota la seva escola de pensament, la matèria no consistia del tot continu, sinó que més aviat estava preparada per les partícules petites invisibles que són coneguts com els àtoms que es traslladaven al mig d'un espai buit i que amb els diferents ordenaments aquests provocaven els diversos estats físics.

A diferència, que per al gran filòsof anomenat Aristòtil, aquest home rebutjava la teoria sobre el buit i per poder justificar la seva creença ia cadascun dels fenòmens que la mateixa física d'Aristòtil no aconseguia explicar, aquest citava un refrany conegut el qual ho diu següent:

“La Natura sent horror al buit”

Aquesta va arribar a ser una teoria que va ser plenament dominant en el transcurs de l'Edat Mitjana i que va durar fins al descobriment de la pressió. Aquesta classe de concepte d'“horror vacui” va arribar a ser en gran manera usat fins i tot pel mateix Galileu a inicis del segle XVII en no aconseguir explicar davant de cadascun dels seus deixebles el simple fet que una mena de columna d'aigua dins de un tub que estava tancat pel seu extrem no es desprengui, si el tub ha arribat a ser invertit estant el mateix submergit a lextrem lliure dins daigua.

No obstant això, aquest home els va poder ensenyar a tots els seus deixebles sobre la seva inquietud per tenir una explicació del fet anterior i tot el que s'hi troba relacionat, sobretot el perquè les bombes d'aspirants – impel·lents que és l'òrgan hidràulic que va arribar a ser inventat per Alejandrino Ctesibio, el qual era contemporani d'Arquímedes no podien aconseguir fer que l'aigua pugés dels pous a una alçada que passés dels 10 metres d'alçada.

Cronologia de Descobriments sobre la Tecnologia de Buit

Observem una cronologia de tots els descobriments que han estat realitzats sobre la tecnologia de buit començant des de l'any 1643 fins a l'any 1953, encara que només se n'esmentaran alguns per no estendre gaire sobre aquesta llista ja que es tracta de 40 esdeveniments:

primer

• Autor: Evangelista Torricelli
• Any: 1643
• Treball o Descobriment: El buit a la columna de 760 mm de mercuri

Segon

• Autor: Blaise Pascal
• Any: 1650
• Treball o Descobriment: Variació de la columna de mercuri amb l'alçada

tercer

• Autor: Otto von Guericke
• Any: 1654
• Treball o Descobriment: Bombes de buit de pistó. Hemisferi de Magdeburg

quart

• Autor: Robert Boyle
• Any: 1662
• Treball o Descobriment: Llei pressió – volum dels gasos ideals

cinquè

• Autor: Edme Mariotte
• Any: 1679
• Treball o Descobriment: Llei pressió – volum dels gasos ideals

sisè

• Autor: Antoine Lavoisier
• Any: 1775
• Treball o Descobriment: L'aire format per una barreja de O2 i N2

setè

• Autor: Daniel Bernouilli
• Any: 1783
• Treball o Descobriment: Teoria cinètica dels gasos

vuitè

• Autor: Jacques Charles-J. Gai Lussac
• Any: 1802
• Treball o Descobriment: Llei de Charles i Gay-Lussac, llei volum-temperatura dels gasos ideals

novè

• Autor: Guillem Henry

• Any: 1803

• Treball o Descobriment: Llei de Henry, que es tracta que a una temperatura invariable, la quantitat de gas diluïda en un líquid és directament proporcional a la pressió parcial que practica aquest gas sobre aquest líquid.

desè

• Autor: Medhurst
• Any: 1810
• Treball o Descobriment: Proposa la primera línia pneumàtica de buit entre les oficines de correus.

Onzè

• Autor: William Coolidge
• Any: 1915
• Treball o Descobriment: Tub de raigs X

Desè Segon

• Autor: Wolfgang Gaede
• Any: 1915
• Treball o Descobriment: Bomba difusora de mercuri.

Desè Tercer

• Autor: Irving Langmuir
• Any: 1915
• Treball o Descobriment: Làmpada incandescent plena de gas inert.

Desena Cambra

• Autor: Irving Langmuir
• Any: 1916
• Treball o Descobriment: Bomba difusora de condensació de mercuri

Desè Cinquè

• Autor: Oliver Ellsworth Buckley
• Any: 1916
• Treball o Descobriment: Galga d'ionització de càtode calent

Desè Sisè

• Autor: Holweck
• Any: 1923
• Treball o Descobriment: Bomba molecular

Desè Setè

• Autor: Gaede
• Any: 1935
• Treball o Descobriment: El gas – ballast a les bombes rotatives

Desè Vuitè

• Autor: M. Penning
• Any: 1937
• Treball o Descobriment: Vacuòmetre d'ionització de càtode fred

Desè Novè

• Autor: Kenneth Hickman
• Any: 1936
• Treball o Descobriment: Bomba difusora d´oli.

Desè Segon

• Autor: J. Schwarz, RG Herb
• Any: 1953
• Treball o Descobriment: Bombes iòniques.

Com ja ho esmentem anteriorment aquest petit llistat només és una part de la cronologia dels descobriments del sistema de buit.

Aplicacions del buit

En diversos moments, als grans laboratoris de l'actualitat, passa que cert tipus de contenidor que es trobi ple de gas ha de ser immediatament buidat. L'evacuació ha de ser el pas primordial per aconseguir crear un ambient gasós nou.

En el transcurs del procés de la destil·lació, s'ha de remoure de manera freqüent aquest gas mentre es va fent el procés de buidatge. En certes ocasions és requerit que s'hagi de buidar tot el contenidor per tal d'evitar que el mateix aire arribi a contaminar certa part de la superfície que està neta o que aquest interferirà amb alguna classe de reacció química.

Les partícules atòmiques han d'arribar a ser manejades al buit amb el propòsit de prevenir allò que és la pèrdua del “Momentum” per mitjà dels xocs entre aquest i les molècules de l'aire. Una gran quantitat de radiació sol ser absorbida pel mateix aire i únicament poden ser dispersades sobre extensos trets al buit.

Un tipus de sistema de buit consisteix en una part fonamental pel que són els instruments de laboratori, entre ells l'Espectòmetre de Massa i també hi ha els Microscopis Electrònics. Per a la deshidratació al buit és freqüentment usat el Sistema de Buit Simple igual que per al gelament al buit.

Altres instruments o maquinàries que necessiten del Sistema de Buit altament sofisticats i de grans proporcions són els Dispositius Termonuclears i també els Acceleradors de Partícules Nuclears. En el cas dels grans processos moderns de les indústries, entre els més destacats hi ha la creació dels semiconductors, els quals veritablement necessiten un ambient que estigui plenament controlat al buit de manera acurada i delicada.

Sistemes de Buit

Tant la intensitat com l'estructura de tots els gasos resultants dins d'un anomenat sistema de buit sol variar d'acord amb la seva història i disseny de manera important. Per a certes aplicacions una petita quantitat gruixuda de gas residual que contingui milions i milions de molècules per cm³ és una cosa parcialment tolerable.

Una cosa que ha estat de molta controvèrsia des de temps antics ha arribat a ser la Teoria del Origen de l'Univers la qual ha estat molt debatuda pels grans filòsofs de la Història de la Humanitat.

En moltes altres ocasions, tan sols unes quantes quantitats de milers de molècules per cm³ són les que són suficients per crear un buit adequat. Per als casos de la presència de pressions que es trobin per sota de l'atmosfera aquestes són classificades de la manera següent:

El Primer – Rang de Buit: Pressió Ambiental

• Pressió a hPa (mbar): 013
• Pressió en mmHg (Torr): 8
• Molècules/cm³: 7 × 10¹⁹
• Molècules/cm³: 7 × 10²⁵
• Camí Lliure Mitjà: 68 nm¹â € <

El Segon – Rang de Buit: Sota buit

• Pressió a hPa (mbar): 300 - 1
• Pressió en mmHg (Torr): 225 - 7.501 × 10^-1
• Molècules/cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Molècules/cm³: 10²⁵- 10²²
• Camí Lliure Mitjà: 1 - 100 micres

El Tercer – Rang de Buit: Mitjà Buit

• Pressió a hPa (mbar): 1 - 10^-3
• Pressió en mmHg (Torr): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Molècules/cm³: 10¹⁶- 10¹³
• Molècules/cm³: 10²²- 10¹⁹
• Camí Lliure Mitjà: 1 – 100 mm

La Cambra – Rang de Buit: Alt Buit

• Pressió a hPa (mbar): 10^-3- 10^-7
• Pressió en mmHg (Torr): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Molècules/cm³: 10¹³- 10⁹
• Molècules/cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Camí Lliure Mitjà: 10 cm – 1 km

El Cinquè – Rang de Buit: Ultra Alt Buit

• Pressió a hPa (mbar): 10^-7- 10^-12
• Pressió en mmHg (Torr): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Molècules/cm³: 10⁹- 10⁴
• Molècules/cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Camí Lliure Mitjà: 1 km – 10⁵km

El Sisè – Rang de Buit: Buit Extremadament Alt

• Pressió a hPa (mbar): <10^-12
• Pressió en mmHg (Torr): <7.501 × 10^-13
• Molècules/cm³: <10⁴
• Molècules/cm³: <10¹⁰
• Camí Lliure Mitjà: > 10⁵km

L'estructura del gas dins d'un sistema de buit és alterada en el moment que aquest sistema deixa anar perquè l'eficiència de les bombes de buit és diferent per als gasos. En unes intensitats baixes les molècules dels murs del contenidor comencen a ser expulsades i en aquest mateix instant inicia la conformació del gas residual.

Primordialment, la densitat del gas que queda a les parets és anomenat vapor d'aigua i de diòxid de carboni; a pressions molt baixes, en el cas dels contenidors que han arribat a ser enfornats, el pot trobar l'hidrogen.

Per finalitzar us recomanem veure que és una òrbita i tot allò relacionat amb aquesta trajectòria a l'univers.