O que é o Vazio Absoluto? História e mais

El Vazio, é considerada como a falta de matéria em um determinado espaço, que podemos traduzir na falta de algo em um lugar. No artigo a seguir saberemos tudo sobre o que é o Void cientificamente falando, os tipos de vácuo, suas medidas e muito mais.

O que é o Vazio?

O Vazio consiste no abandono completo do material nos elementos, o que é cientificamente conhecido como a “Matéria” em um determinado espaço ou lugar, ou ainda se refere à falta de algum tipo de conteúdo dentro de um recipiente. Também é amplamente chamado de Vácuo para o que é a condição de uma área onde a espessura das partículas tende a ficar bem abaixo dos níveis, um exemplo disso seria o Espaço Interestelar.

Da mesma forma, ocorre no caso de um furo semi-fechado onde o pressão de vácuo bem como a dos gases no ar é geralmente menor do que na atmosfera. O Vazio pode ocorrer naturalmente ou até mesmo ser gerado artificialmente, por isso é usado em muitas ocasiões para um grande número de coisas, como nos seguintes setores:

• Tecnológica
• Automobilismo
• Farmacêutico
• Alimento

Definição do Vazio

De acordo com o conceito concedido pela American Vacuum Society ou também conhecido por sua sigla "AVS" no ano de 1958, a expressão se refere a algum espaço preenchido com uma quantidade de gases a uma pressão totalmente inferior à pressão atmosférica, de modo que o referido grau de vácuo é aumentado em dependência direta da depreciação do que é a pressão do gás residual.

O que isso significa é que, à medida que a intensidade diminui, a quantidade de vácuo que será adquirida será muito maior, o que permite que os especialistas possam categorizar o grau de vácuo e localizá-lo. Cada uma dessas faixas tem suas próprias características.

Medição de Vácuo

A pressão atmosférica é tudo aquilo que pratica a atmosfera ou mesmo o ar na superfície da Terra. À temperatura ambiente e pressão atmosférica normal, 1 m³ O ar é aquele que transporta mais ou menos 2 x 1.025 moléculas que estão em movimento a uma velocidade média de cerca de 1.600 quilômetros por hora (km/h).

Uma maneira de medir a pressão atmosférica é através de um barômetro de mercúrio; geralmente expressa os valores em termos de elevação da coluna de mercúrio de uma seção transversal unitária composta por cerca de 760 mm de comprimento. Com base nisso, pode-se dizer que uma atmosfera padrão é geralmente igual a cerca de 760 mmHg.

É utilizado por conveniência como medida de pressão para a chamada Unidade Torricelli que possui o símbolo “Torr”; então pode-se definir que:

1Torr = 1mmHg

O que dá que: 1 atm = 760 Torr; então 1 Torr = 1/760 de uma atmosfera padrão, em poucas palavras:

1 Torr = 1,316 x 10 – 3 atm, o que significa que este foi o resultado final.

Medição de Baixa Pressão

O método desenvolvido por Pirani é o mais utilizado e o mais frequente para medir baixas pressões. Este mesmo método trata apenas de uma espécie de ponte de Wheatstone onde uma força de ponte é exposta ao vácuo a ser medida.

A resistência deste tipo de elemento sensor irá variar de acordo com a variação da pressão, pois em vácuos próximos à pressão atmosférica o filamento estará em contato com muito mais moléculas, o que gerará uma baixa temperatura e ao mesmo tempo resultará em um baixo valor resistivo.

Enquanto o vácuo vai melhorando, esse tipo de filamento vai encontrar um número menor de moléculas para dissipar o calor, o que resulta em um aumento de temperatura. Este tipo de aumento de temperatura é o que, por sua vez, produzirá um aumento no valor resistivo, gerando uma espécie de desequilíbrio na referida ponte de Wheatstone.

Este tipo de instabilidade é medido com a ajuda de um microamperímetro. Então vai estar interpolando todos os microampères que foram gerados devido à ponte de Wheatstone com os valores do próprio vácuo.

Esses valores retornam em 1 tabela com a qual é desenhada uma escala, é aqui que, por exemplo, no caso dos vacuômetros CINDELVAC, haverá "0" microampères quando o chamado sensor estiver em alto vácuo e em "50" microampères à pressão atmosférica. O conteúdo da tabela de resposta desta chamada ponte de Wheatstone CINDELVAC consiste no seguinte:

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

Medições de ionização

Estas têm o mesmo tipo de base que as chamadas bombas de ionização, a tal ponto que estão sendo consideradas como uma espécie de consequência. Quando chega a hora de calcular certas intensidades de vácuo, são usadas algumas propostas que foram dadas pelo renomado físico Bayard-Alpert, que é o principal responsável por todos aqueles tipos de dispositivos que conseguiram suprir com precisão todas essas pressões até cerca de 10–12 Torr.

Muitos tipos diferentes de forças são exercidos sobre a terra, entre eles estão os Forças Fundamentais da Natureza. O ar que respiramos é composto principalmente por uma grande diversidade de gases; entre eles aqueles que são de grande importância consistem em oxigênio e nitrogênio, no entanto, geralmente abriga uma série de concentrações de gases como:

• Dióxido de carbono
• Argônio
• néon
• Helio
• Krypton
• Xenon
• Hidrogênio
• Metano
• Óxido nitroso
• Vapor de água.

Aplicações de Técnicas de Vácuo

Agora, nesta ocasião, você será apresentado a que tipo de aplicações técnicas do vácuo são realizadas, dependendo da situação física presente no momento:

Primeira Situação Física: Pressão baixa

• Objetivo: Uma diferença de pressão é alcançada.

• Aplicações: É utilizado para sustentação, elevação, transporte em pneus, aspiradores, filtragem, bem como moldagem.

Segunda Situação Física: Baixa densidade molecular

• Objetivo: Remova os componentes ativos da atmosfera.

• Aplicações: É utilizado para lâmpadas, sejam elas incandescentes, fluorescentes ou tubos elétricos, em fusão, sinterização, embalagem, encapsulamento e para detecção de vazamentos.

Terceira Situação Física: Baixa densidade molecular

• Objetivo: Extração de gás ocluído ou dissolvido.

• Aplicações: É usado para secagem, desidratação, concentração, liofilização, desgaseificação e impregnação.

Quarta Situação Física: Baixa densidade molecular

• Objetivo: Diminuição da transferência de energia.

• Aplicações: É usado para isolamento térmico, isolamento elétrico, microbalança a vácuo e simulação de espaço.

Quinta Situação Física: Ótimo Curso Médio Gratuito

• Objetivo: Evite acidentes ou colisões.

• Aplicações: Neste caso é usado para:

-Os Tubos Eletrônicos – Raios Catódicos – TV

-Fotocélulas – Fotomultiplicadores – Tubos de Raios-X

-Aceleradores de Partículas - Espectrômetros de Massa - Separadores de Isótopos

-Microscópios Eletrônicos – Soldagem por Feixe de Elétrons

-Metalização (Evaporação, Sputtering Catódico) – Destilação Molecular

Sexta Situação Física: Longo Tempo de Formação de Monocamada

• Objetivo: Superfícies limpas.

• Aplicações: Estudo de atrito, adesão, corrosão superficial. Teste de materiais para experiências espaciais.

História

Ao longo da antiguidade e até ao Renascimento, excluiu-se a existência de pressão atmosférica. Portanto, não foi possível dar uma espécie de explicação sobre os fenômenos por causa do vácuo. Nas regiões da Grécia, cerca de 2 tipos de teorias entraram em conflito por esse motivo.

Para Epicuro e ainda mais especialmente para Demócrito e toda sua escola de pensamento, a matéria não consistia inteiramente em continuidade, mas era preparada pelas pequenas partículas invisíveis conhecidas como átomos que se moviam no meio de um espaço vazio e que com os diferentes arranjos estes causaram os vários estados físicos.

Ao contrário, que para o grande filósofo chamado Aristóteles, este homem rejeitou a teoria sobre o vazio e para justificar sua crença e cada um dos fenômenos que a própria física de Aristóteles não poderia explicar, ele citou um conhecido ditado que diz o seguinte:

“A natureza sente horror no vazio”

Isso se tornou uma teoria que se tornou totalmente dominante no decorrer da Idade Média e durou até a descoberta da pressão. Esse tipo de conceito de "horror vacui" tornou-se amplamente utilizado até pelo próprio Galileu no início do século XVII, quando não conseguia explicar a cada um de seus discípulos o simples fato de que uma espécie de coluna de água dentro de um tubo que estava fechado na sua extremidade não sai se o tubo estiver invertido enquanto a extremidade livre estiver submersa em água.

No entanto, este homem soube ensinar a todos os seus discípulos sobre sua preocupação em ter uma explicação do fato anterior e tudo o que está relacionado a ele, principalmente porque as bombas de sucção - impulsores, que é o órgão hidráulico que veio a ser inventado por Alejandrino Ctesibius, que foi contemporâneo de Arquimedes, não conseguiram fazer a água subir dos poços a uma altura que ultrapassasse os 10 metros de altura.

Cronologia das Descobertas sobre a Tecnologia de Vácuo

Vamos observar uma cronologia de todas as descobertas que foram feitas sobre a tecnologia Void desde o ano de 1643 até o ano de 1953, embora apenas algumas delas sejam mencionadas para não se estender muito nesta lista, pois são cerca de 40 eventos:

Primeiro

• autor: Evangelista Torricelli
• Ano: 1643
• Trabalho ou Descoberta: O vácuo na coluna de 760 mm de mercúrio

Segundo

• autor: Blaise Pascal
• Ano: 1650
• Trabalho ou Descoberta: Variação da coluna de mercúrio com a altura

Terceiro

• autor: Otto von Guericke
• Ano: 1654
• Trabalho ou Descoberta: Bombas de vácuo de pistão. Hemisfério de Magdeburgo

Quarto

• autor: Robert Boyle
• Ano: 1662
• Trabalho ou Descoberta: Lei pressão-volume dos gases ideais

Quinto

• autor: Edme Mariotte
• Ano: 1679
• Trabalho ou Descoberta: Lei pressão-volume dos gases ideais

Sexto

• autor: Antoine Lavoisier
• Ano: 1775
• Trabalho ou Descoberta: Ar formado por uma mistura de O2 e N2

Sétimo

• autor: Daniel Bernoulli
• Ano: 1783
• Trabalho ou Descoberta: Teoria cinética dos gases

Oitavo

• autor: Jacques Charles-J. Gay-Lussac
• Ano: 1802
• Trabalho ou Descoberta: Lei de Charles e Gay-Lussac, lei volume-temperatura de gases ideais

Nono

• autor: Guilherme Henrique

• Ano: 1803

• Trabalho ou Descoberta: Lei de Henry, que a uma temperatura invariável, a quantidade de gás diluído em um líquido é diretamente proporcional à pressão parcial que o gás exerce sobre o referido líquido.

Décima

• autor: medhurst
• Ano: 1810
• Trabalho ou Descoberta: Propõe a primeira linha de vácuo pneumática entre estações de correios.

Décima primeira

• autor: william coolidge
• Ano: 1915
• Trabalho ou Descoberta: tubo de raios-x

Décimo segundo

• autor: Wolfgang Gaede
• Ano: 1915
• Trabalho ou Descoberta: Bomba difusora de mercúrio.

Décimo terceiro

• autor: irving langmuir
• Ano: 1915
• Trabalho ou Descoberta: Lâmpada incandescente cheia de gás inerte.

Décimo quarto

• autor: irving langmuir
• Ano: 1916
• Trabalho ou Descoberta: Bomba difusora de condensado de mercúrio

Décimo quinto

• autor: Oliver Ellsworth Buckley
• Ano: 1916
• Trabalho ou Descoberta: Medidor de ionização de cátodo quente

Décimo sexto

• autor: Holweck
• Ano: 1923
• Trabalho ou Descoberta: bomba molecular

Décimo sétimo

• autor: Gaede
• Ano: 1935
• Trabalho ou Descoberta: Gás – lastro em bombas rotativas

Décimo oitavo

• autor: M Penning
• Ano: 1937
• Trabalho ou Descoberta: Medidor de vácuo de ionização de cátodo frio

Décimo nono

• autor: Kenneth Hickmann
• Ano: 1936
• Trabalho ou Descoberta: Bomba difusora de óleo.

Décimo segundo

• autor: J. Schwarz, RG Herb
• Ano: 1953
• Trabalho ou Descoberta: bombas de íons.

Como mencionamos anteriormente, esta pequena lista é apenas uma parte da cronologia das descobertas do sistema de vácuo.

Aplicações de vácuo

Em vários momentos, nos grandes laboratórios de hoje, acontece que um certo tipo de recipiente cheio de gás tem que ser esvaziado imediatamente. A evacuação deve se tornar o primeiro passo na criação de um novo ambiente gasoso.

Durante o processo de destilação, o referido gás deve ser removido frequentemente enquanto o processo de esvaziamento está sendo realizado. Em certas ocasiões é necessário esvaziar todo o recipiente para evitar que o mesmo ar contamine determinada parte da superfície que está limpa ou interfira em algum tipo de reação química.

As partículas atômicas têm que ser manuseadas no vácuo para evitar o que é a perda de "Momentum" através das colisões entre ela e as moléculas do ar. Uma grande quantidade de radiação geralmente é absorvida pelo próprio ar e só pode ser espalhada por longos trechos no vácuo.

Um tipo de sistema de vácuo consiste em uma parte fundamental para o que são os instrumentos de laboratório, entre eles o Espectrômetro de Massa e também os Microscópios Eletrônicos. Para desidratação a vácuo, o Simple Vacuum System é frequentemente utilizado, bem como para congelamento a vácuo.

Outros instrumentos ou maquinários altamente sofisticados e de grande porte que requerem o Sistema de Vácuo são os Dispositivos Termonucleares e também os Aceleradores de Partículas Nucleares. No caso dos grandes processos modernos das indústrias, entre os mais destacados está a criação de semicondutores, que realmente requerem um ambiente totalmente controlado sob vácuo de forma cuidadosa e delicada.

Sistemas de vácuo

Tanto a intensidade quanto a estrutura de todos os gases resultantes dentro de um chamado Sistema de Vácuo geralmente variam de acordo com sua história e design de maneira importante. Para certas aplicações, uma pequena quantidade grosseira de gás residual contendo milhões e milhões de moléculas por cm³ É um pouco tolerável.

Algo que tem sido de grande controvérsia desde os tempos antigos tornou-se a Teoria da Origem do universo que tem sido muito debatido pelos grandes filósofos da História da Humanidade.

Em muitas outras ocasiões, apenas alguns milhares de moléculas por cm³ eles são suficientes para criar um vácuo adequado. Para os casos de presença de pressões abaixo da atmosfera, estas são classificadas da seguinte forma:

O primeiro - intervalo vazio: Pressão ambiental

• Pressão em hPa (mbar): 013
• Pressão em mmHg (Torr): 8
• Moléculas/cm³: × 7 10¹⁹
• Moléculas/cm³: × 7 10²⁵
• Significa caminho livre: 68 nm¹

A Segunda - Faixa de Vazio: baixo vácuo

• Pressão em hPa (mbar): 300 – 1
• Pressão em mmHg (Torr): 225 - 7.501 × 10^-1
• Moléculas/cm³: 10¹⁹- 10¹⁶
• Moléculas/cm³: 10²⁵- 10²²
• Significa caminho livre: 1 – 100 mm

O Terceiro – Alcance do Vazio: Meio vazio

• Pressão em hPa (mbar): 1 – 10^-3
• Pressão em mmHg (Torr): 501 × 10^-1- 7.501 × 10^-4
• Moléculas/cm³: 10¹⁶- 10¹³
• Moléculas/cm³: 10²²- 10¹⁹
• Significa caminho livre: 1 - 100 mm

O Quarto – Alcance do Vazio: Alto vácuo

• Pressão em hPa (mbar): 10^-3- 10^-7
• Pressão em mmHg (Torr): 501 × 10^-4- 7.501 × 10^-8
• Moléculas/cm³: 10¹³- 10⁹
• Moléculas/cm³: 10¹⁹- 10¹⁵
• Significa caminho livre: 10cm – 1km

O Quinto - Alcance do Vazio: Ultra alto vácuo

• Pressão em hPa (mbar): 10^-7- 10^-12
• Pressão em mmHg (Torr): 501 × 10^-8- 7.501 × 10^-13
• Moléculas/cm³: 10⁹- 10⁴
• Moléculas/cm³: 10¹⁵- 10¹⁰
• Significa caminho livre: 1km – 10⁵km

O Sexto - Alcance do Vazio: Vazio extremamente alto

• Pressão em hPa (mbar): <10^-12
• Pressão em mmHg (Torr): <7.501 × 10^-13
• Moléculas/cm³: <10⁴
• Moléculas/cm³: <10¹⁰
• Significa caminho livre: > 10⁵km

A estrutura do gás dentro de um sistema de vácuo é alterada no momento em que o sistema é liberado porque a eficiência das bombas de vácuo é diferente para gases. Em baixas intensidades, as moléculas das paredes do referido recipiente começam a ser expelidas e nesse exato momento começa a formação do gás residual.

Principalmente, a densidade do gás que permanece nas paredes é chamada de vapor de água e dióxido de carbono; a pressões muito baixas, no caso de recipientes que foram queimados, pode-se encontrar hidrogênio.

Para terminar, recomendamos que veja que é um Órbita e tudo relacionado a essa trajetória no universo.