Cos'è il Vuoto Assoluto? Storia e altro

El Vacío, è considerata come la mancanza di materia in un determinato spazio, che possiamo tradurre in mancanza di qualcosa in un luogo. Nel seguente articolo sapremo tutto su cosa sia scientificamente parlando il Vuoto, i tipi di vuoto, le sue misure e molto altro.

Cos'è il Vuoto?

Il Vuoto consiste nel completo abbandono della materia negli elementi, che è scientificamente noto come "Materia" in uno spazio o luogo specifico, o addirittura si riferisce alla mancanza di un qualche tipo di contenuto all'interno di un contenitore. Viene anche ampiamente chiamato Vuoto per quella che è la condizione di un'area in cui lo spessore delle particelle tende ad essere ben al di sotto dei livelli, un esempio di questo diventerebbe Spazio Interstellare.

Allo stesso modo avviene nel caso di un foro semichiuso dove il pressione del vuoto così come quella dei gas nell'aria è solitamente inferiore a quella nell'atmosfera. Il Vuoto può verificarsi naturalmente o anche essere generato artificialmente, quindi viene utilizzato in molte occasioni per un gran numero di cose, come nei seguenti settori:

• tecnologico
• Automobilismo
• Farmacista
• Cibo

Definizione del Vuoto

Secondo il concetto concesso dall'American Vacuum Society o conosciuto anche con l'acronimo "AVS" nell'anno 1958, l'espressione si riferisce a uno spazio riempito con una quantità di gas a una pressione totalmente inferiore a quella atmosferica, quindi che detto grado di vuoto viene aumentato in diretta dipendenza dall'ammortamento di quella che è la pressione del gas residuo.

Ciò significa che al diminuire dell'intensità, la quantità di vuoto che verrà acquisita sarà molto maggiore, il che consente agli esperti di essere in grado di classificare il grado di vuoto e localizzarlo. Ognuna di queste gamme ha le proprie caratteristiche.

Misurazione del vuoto

La pressione atmosferica è tutto ciò che esercita l'atmosfera o anche l'aria sulla superficie terrestre. A temperatura ambiente e pressione atmosferica normale, 1 m³ L'aria è quella che trasporta più o meno 2 x 1.025 molecole che sono in movimento a una velocità media di circa 1.600 chilometri orari (km/h).

Un modo per misurare la pressione atmosferica è attraverso un barometro a mercurio; esprime solitamente i valori in termini di elevazione della colonna di mercurio di una sezione trasversale unitaria costituita da circa 760 mm di lunghezza. Su questa base si può dire che un'atmosfera standard è solitamente pari a circa 760 mmHg.

Viene utilizzato per comodità come misura di pressione alla cosiddetta Unità Torricelli che ha il simbolo “Torr”; quindi si può definire che:

1 Torr = 1 mm Hg

Il che dà che: 1 atm = 760 Torr; quindi 1 Torr = 1/760 di un'atmosfera standard, in poche parole:

1 Torr = 1,316 x 10 – 3 atm, il che significa che questo è stato il risultato finale.

Misurazione a bassa pressione

Il metodo messo a punto da Pirani è il più utilizzato e il più frequente per misurare le basse pressioni. Questo stesso metodo si occupa solo di una sorta di ponte di Wheatstone in cui una forza del ponte è esposta al vuoto da misurare.

La resistenza di questo tipo di elemento sensore varierà a seconda di come cambia la pressione, perché a vuoti prossimi alla pressione atmosferica il filamento sarà a contatto con molte più molecole, che genereranno una bassa temperatura e allo stesso tempo si tradurrà in un basso valore resistivo.

Mentre il vuoto migliorerà, questo tipo di filamento troverà un numero minore di molecole per dissipare il calore, il che si traduce in un aumento della temperatura. Questo tipo di aumento della temperatura è ciò che a sua volta produrrà un aumento del valore resistivo, generando una sorta di squilibrio nel suddetto ponte di Wheatstone.

Questo tipo di instabilità viene misurata con l'ausilio di un microamperometro. Quindi interpolerà tutti i microampere che sono stati generati a causa del ponte di Wheatstone con i valori del vuoto stesso.

Questi valori ritornano in 1 tabella con la quale viene disegnata una scala, è qui che, ad esempio, nel caso dei vacuometri CINDELVAC, ci saranno "0" microampere quando il cosiddetto sensore è in alto vuoto e in "50" microampere a pressione atmosferica. Il contenuto della tabella di risposta di questo cosiddetto ponte CINDELVAC Wheatstone è costituito da quanto segue:

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

Misure di ionizzazione

Queste hanno lo stesso tipo di base delle cosiddette bombe a ionizzazione, tanto da essere considerate come una sorta di conseguenza. Quando arriva il momento di calcolare determinate intensità di vuoto, vengono utilizzate alcune proposte che ci sono state fornite dal famoso fisico Bayard-Alpert, che è il principale responsabile di tutti quei tipi di dispositivi che sono stati in grado di fornire con precisione tutte quelle pressioni fino a circa 10–12 Torr.

Sulla terra vengono esercitati molti tipi diversi di forze, tra cui le Forze fondamentali della natura. L'aria che respiriamo è composta principalmente da una grande diversità di gas; tra questi quelli di grande importanza sono costituiti da ossigeno e azoto, tuttavia ospita generalmente una serie di concentrazioni di gas come:

• Diossido di carbonio
• Argon
• neon
• Helio
• Krypton
• Xeno
• idrogeno
• metano
• Ossido nitroso
• Vapore d'acqua.

Applicazioni delle tecniche del vuoto

Ora in questa occasione ti verrà presentato che tipo di applicazioni tecniche del vuoto vengono eseguite a seconda della situazione fisica presente in quel momento:

Prima situazione fisica: Bassa pressione

• Obiettivo: Si ottiene una differenza di pressione.

• applicazioni: Viene utilizzato per il supporto, il sollevamento, il trasporto di pneumatici, aspirapolvere, filtraggio e stampaggio.

Seconda situazione fisica: Bassa densità molecolare

• Obiettivo: Rimuovere i componenti attivi dall'atmosfera.

• applicazioni: Viene utilizzato per lampade, siano esse a incandescenza, fluorescenti o elettriche, in fusione, sinterizzazione, confezionamento, incapsulamento e per la ricerca di perdite.

Terza situazione fisica: Bassa densità molecolare

• Obiettivo: Estrazione di gas occluso o disciolto.

• applicazioni: Viene utilizzato per l'essiccazione, la disidratazione, la concentrazione, la liofilizzazione, il degasaggio e l'impregnazione.

Quarta situazione fisica: Bassa densità molecolare

• Obiettivo: Diminuito trasferimento di energia.

• applicazioni: Viene utilizzato per l'isolamento termico, l'isolamento elettrico, la microbilancia del vuoto e la simulazione dello spazio.

Quinta situazione fisica: Ottimo corso medio gratuito

• Obiettivo: Evita crash o collisioni.

• applicazioni: In questo caso viene utilizzato per:

-I tubi elettronici – Raggi catodici – TV

-Fotocellule – Fotomoltiplicatori – Tubi Raggi X

- Acceleratori di particelle – Spettrometri di massa – Separatori di isotopi

-Microscopi elettronici – Saldatura a fascio di elettroni

- Metallizzazione (evaporazione, polverizzazione catodica) – Distillazione molecolare

Sesta situazione fisica: Tempo di formazione del monostrato lungo

• Obiettivo: Pulisci le superfici.

• applicazioni: Studio di attrito, adesione, corrosione superficiale. Test di materiali per esperienze spaziali.

Storia

Per tutta l'antichità e fino a quello che divenne il Rinascimento, l'esistenza della pressione atmosferica fu esclusa. Pertanto, non è stato possibile dare una sorta di spiegazione sui fenomeni a causa del vuoto. Nelle regioni della Grecia, circa 2 tipi di teorie sono entrate in conflitto proprio per questo motivo.

Per Epicuro e ancor più specialmente per Democrito e tutta la sua scuola di pensiero, la materia non consisteva interamente nella continuità, ma era preparata dalle piccole particelle invisibili dette atomi che si muovevano nel mezzo di uno spazio vuoto e che con le diverse disposizioni questi hanno causato i vari stati fisici.

Diversamente da quella per il grande filosofo di nome Aristotele, quest'uomo rifiutava la teoria del vuoto e per giustificare la sua credenza e ciascuno dei fenomeni che la fisica di Aristotele non poteva spiegare, citava un noto detto che dice quanto segue:

“La natura prova orrore nel vuoto”

Questa divenne una teoria che divenne pienamente dominante nel corso del Medioevo e durò fino alla scoperta della pressione. Questo tipo di concetto di "horror vacui" divenne ampiamente utilizzato anche dallo stesso Galileo all'inizio del XVII secolo quando non riuscì a spiegare a ciascuno dei suoi discepoli il semplice fatto che una specie di colonna d'acqua all'interno di un tubo che era chiuso alla sua estremità non si stacca se il tubo si è capovolto mentre l'estremità libera è immersa in acqua.

Tuttavia, quest'uomo ha potuto insegnare a tutti i suoi discepoli la sua preoccupazione di avere una spiegazione del fatto precedente e tutto ciò che è ad esso correlato, soprattutto perché le pompe aspiranti - giranti, che è l'organo idraulico che è venuto a Essere inventato da Alejandrino Ctesibio, che fu contemporaneo di Archimede, non poterono far salire l'acqua dai pozzi ad un'altezza che superasse i 10 metri di altezza.

Cronologia delle scoperte sulla tecnologia del vuoto

Osserviamo una cronologia di tutte le scoperte che sono state fatte sulla tecnologia del Vuoto a partire dall'anno 1643 fino all'anno 1953, anche se solo alcune di esse verranno citate per non estendersi troppo in questo elenco poiché si tratta di circa 40 eventi:

Prima

• Autore: Evangelista Torricelli
• Anno: 1643
• Lavoro o scoperta: Il vuoto nella colonna di 760 mm di mercurio

Secondo

• Autore: Blaise Pascal
• Anno: 1650
• Lavoro o scoperta: Variazione della colonna di mercurio con altezza

Terzo

• Autore: Otto von Guericke
• Anno: 1654
• Lavoro o scoperta: Pompe per vuoto a pistoni. emisfero di Magdeburgo

Quarto

• Autore: Robert Boyle
• Anno: 1662
• Lavoro o scoperta: Legge pressione-volume dei gas ideali

quinto

• Autore: Edma Mariotte
• Anno: 1679
• Lavoro o scoperta: Legge pressione-volume dei gas ideali

sesto

• Autore: Antoine Lavoisier
• Anno: 1775
• Lavoro o scoperta: Aria composta da una miscela di O2 e N2

settimo

• Autore: Daniel Bernoulli
• Anno: 1783
• Lavoro o scoperta: Teoria cinetica dei gas

ottavo

• Autore: Jacques Charles-J. Gay-Lussac
• Anno: 1802
• Lavoro o scoperta: Legge di Charles e Gay-Lussac, legge volume-temperatura dei gas ideali

Nono

• Autore: Guglielmo Enrico

• Anno: 1803

• Lavoro o scoperta: Legge di Henry, che è che a temperatura invariabile, la quantità di gas diluita in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale che il gas esercita su detto liquido.

decimo

• Autore: medhurst
• Anno: 1810
• Lavoro o scoperta: Propone la prima linea di vuoto pneumatico tra gli uffici postali.

Undicesimo

• Autore: William Coolidge
• Anno: 1915
• Lavoro o scoperta: tubo a raggi X

Dodicesimo

• Autore: Wolfgang Gaede
• Anno: 1915
• Lavoro o scoperta: Pompa diffusore di mercurio.

Tredicesimo

• Autore: irving langmuir
• Anno: 1915
• Lavoro o scoperta: Lampada a incandescenza riempita con gas inerte.

Quattordicesimo

• Autore: irving langmuir
• Anno: 1916
• Lavoro o scoperta: Pompa diffusore di condensa al mercurio

Quindicesimo

• Autore: Oliver Ellsworth Buckley
• Anno: 1916
• Lavoro o scoperta: Indicatore di ionizzazione a catodo caldo

Sedicesimo

• Autore: Holweck
• Anno: 1923
• Lavoro o scoperta: bomba molecolare

Diciassettesimo

• Autore: Gaede
• Anno: 1935
• Lavoro o scoperta: Gas – zavorra nelle pompe rotative

Diciottesimo

• Autore: M.Penning
• Anno: 1937
• Lavoro o scoperta: Vacuometro a ionizzazione a catodo freddo

Diciannovesimo

• Autore: Kennet Hickmann
• Anno: 1936
• Lavoro o scoperta: Pompa diffusore olio.

Dodicesimo

• Autore: J. Schwarz, RG Herb
• Anno: 1953
• Lavoro o scoperta: bombe ioniche.

Come accennato in precedenza, questo breve elenco è solo una parte della cronologia delle scoperte del sistema del vuoto.

Applicazioni sottovuoto

Talvolta, nei grandi laboratori di oggi, capita di dover svuotare immediatamente un certo tipo di contenitore pieno di gas. L'evacuazione deve diventare il primo passo nella creazione di un nuovo ambiente gassoso.

Nel corso del processo di distillazione, detto gas deve essere rimosso frequentemente durante il processo di svuotamento. In alcune occasioni è necessario svuotare l'intero contenitore per evitare che la stessa aria contamini una certa parte della superficie pulita o interferisca con qualche reazione chimica.

Le particelle atomiche devono essere maneggiate nel vuoto per evitare quella che è la perdita di "Momentum" attraverso le collisioni tra esso e le molecole dell'aria. Una grande quantità di radiazioni viene solitamente assorbita dall'aria stessa e può essere dispersa solo per lunghi tratti nel vuoto.

Un tipo di sistema sottovuoto è costituito da una parte fondamentale per quelli che sono gli strumenti da laboratorio, tra cui lo Spettrometro di Massa e anche i Microscopi Elettronici. Per la disidratazione sottovuoto, viene spesso utilizzato il Simple Vacuum System e per il congelamento sottovuoto.

Altri strumenti o macchinari altamente sofisticati e su larga scala che richiedono il sistema del vuoto sono i dispositivi termonucleari e anche gli acceleratori di particelle nucleari. Nel caso dei grandi processi moderni delle industrie, tra le più spiccate c'è la realizzazione di semiconduttori, che richiedono davvero un ambiente completamente controllato sotto vuoto in modo attento e delicato.

Sistemi sottovuoto

Sia l'intensità che la struttura di tutti i gas risultanti all'interno di un cosiddetto sistema del vuoto di solito variano in base alla sua storia e al suo design in modo importante. Per determinate applicazioni una piccola quantità grossolana di gas di scarico contenente milioni e milioni di molecole per cm³ È alquanto tollerabile.

Qualcosa che è stato oggetto di grande controversia fin dai tempi antichi è diventato la Teoria di Origine dell'universo che è stato molto dibattuto dai grandi filosofi della Storia dell'Umanità.

In molte altre occasioni, solo poche migliaia di molecole per cm³ sono sufficienti per creare un vuoto adeguato. Per i casi di presenza di pressioni al di sotto dell'atmosfera, queste sono classificate come segue:

Il primo – Gamma del vuoto: Pressione ambientale

• Pressione in hPa (mbar): 013
• Pressione in mmHg (Torr): 8
• Molecole/cm³: 7 × 10¹⁹
• Molecole/cm³: 7 × 10²⁵
• Percorso libero medio: 68 nm¹

Il secondo – Intervallo vuoto: basso vuoto

• Pressione in hPa (mbar): 300 - 1
• Pressione in mmHg (Torr): 225 – 7.501×10^-1
• Molecole/cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Molecole/cm³: 10²⁵- 10²²
• Percorso libero medio: 1 - 100 micron

Il terzo – intervallo vuoto: Mezzo vuoto

• Pressione in hPa (mbar): 1 - 10^-3
• Pressione in mmHg (Torr): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Molecole/cm³: 10¹⁶- 10¹³
• Molecole/cm³: 10²²- 10¹⁹
• Percorso libero medio: 1 – 100 mm

Il quarto – Intervallo vuoto: Alto vuoto

• Pressione in hPa (mbar): 10^-3- 10^-7
• Pressione in mmHg (Torr): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Molecole/cm³: 10¹³- 10⁹
• Molecole/cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Percorso libero medio: 10 cm – 1 km

Il quinto – Gamma del vuoto: Ultra alto vuoto

• Pressione in hPa (mbar): 10^-7- 10^-12
• Pressione in mmHg (Torr): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Molecole/cm³: 10⁹- 10⁴
• Molecole/cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Percorso libero medio: 1 km – 10⁵km

Il sesto – Gamma del vuoto: Vuoto estremamente alto

• Pressione in hPa (mbar): <10^-12
• Pressione in mmHg (Torr): <7.501 × 10^-13
• Molecole/cm³: <10⁴
• Molecole/cm³: <10¹⁰
• Percorso libero medio: > 10⁵km

La struttura del gas all'interno di un sistema per vuoto è alterata nel momento in cui il sistema viene rilasciato perché l'efficienza delle pompe per vuoto è diversa per i gas. A basse intensità, le molecole delle pareti di detto contenitore iniziano ad essere espulse e proprio in quel momento inizia la formazione del gas residuo.

In primo luogo, la densità del gas che rimane sulle pareti è chiamata vapore acqueo e anidride carbonica; a pressioni molto basse, nel caso di contenitori cotti, si può trovare idrogeno.

Per finire, ti consigliamo di vedere che si tratta di a orbita e tutto ciò che riguarda questa traiettoria nell'universo.