Vácuo
Keywords: Vácuo, Absorção, Aço inoxidável, Bomba de vácuo, Espaço, Física, Hidrogénio, Lua, Mecânica Quântica, Paládio
Na Física, o vácuo é a ausência de matéria (moléculas, átomos...) num volume de espaço. Um vácuo parcial é expresso em unidades de pressão. No sistema de medidas SI, a unidade para a pressão chama-se Pascal (Pa). A pressão também pode ser expressa como uma percentagem da pressão atmosférica usando o bar ou a escala barométrica.
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Graus do vácuo
- pressão atmosférica = 760 torr ou 100 kPa
- aspirador = cerca de 300 torr ou 40 kPa
- bomba de vácuo mecânica = cerca de 10 millitorr ou 1.3 Pa
- próximo do espaço = cerca de 10-6 torr ou 130 μPa
- pressão na Lua = cerca de 10-8 torr ou 1.3 μPa
- Câmara de vácuo cryopump MBE (molecular beam epitaxy) = 10-9 - 10-11 torr
- espaço interestelar = cerca de 10-10 torr ou 13 nPa
Criando um vácuo
Ao criar-se um vácuo parcial, a matéria no volume sendo evacuada flui diferentemente sob pressões diferentes, numa forma baseada nas leis da dinâmica de fluidos. Inicialmente, uma bomba de vácuo pode ser usada para remover o material. Como as moléculas interagem entre si, elas empurram as suas vizinhas naquilo que se designa por fluxo viscoso. Quando a distância entre as moléculas aumenta, as moléculas interagem com as paredes da câmara mais frequentemente do que outras moléculas e a extracção por compressão já não é efectiva. Nesta altura, o sistema entrou num estado chamado de vazão molecular, onde a velocidade de cada molécula é aproximadamente aleatória. Métodos para remover o gás permanecente incluem os seguintes:
- Converter as moléculas de gás ao seu estado sólido congelando-as, chamado criogénico ou cryotrap
- Convertendo-as ao estado sólido ao combiná-las electricamente com outros materiais, chamado de compressão iónica (em inglês: ion pump/ion pumping)
- Uso de outra bomba especializada. Exemplos são a bomba turbomolecular ou bomba de difusão.
A pressões extremamente baixas, a saída do gás (outgassing) do vazilhame em vácuo ocorre ao longo de algum tempo. Mesmo se um alto vácuo é gerado num contentor hermeticamente selado, não há garantia de que uma adequadamente baixa pressão irá continuar, a não ser que se assegure que haja uma saída (outgassing). Esta (outgassing) é geralmente pior a temperaturas maiores. Mesmo materiais que não são naivamente considerados absorventes irão largar (outgas). O vapor de água é um componente (outgas) primário, mesmo em vazilhames de metal duro (tais como aço inoxidável ou titânio).
A saída do gás (outgassing) pode ser reduzida pela dissecação anteriormente à compressão do vácuo. Vazilhames marcados (lined) com um material altamente gás-permeável tal como o paládio (que é uma esponja de hidrogénio de alta capacidade) criam especiais problemas de saída do gás.
O vácuo quantum-mecânico
A Física quântica revela que mesmo um vácuo ideal, com uma pressão medida de zero torr, não está verdadeiramente vazio. Uma razão para isto é que as paredes da câmara de vácuo emitem luz sob a forma de radiação de corpo preto (black-body radiation): luz visível se elas estiverem a uma temperatura de milhares de graus, luz infra-vermelha se elas estiverem mais frias. Esta sopa de fotões estará em Equilíbrio Termodinâmico com as paredes e consequentemente pode-se dizer que o vácuo tem uma determinada temperatura. Mais fundamentalmente, na Mecânica Quântica há flutuações no vácuo. Isto poderá ser responsável pelo valor observado da constante cosmológica.
Ver Também
Referências Externas
Em Inglês