Cosa sappiamo del vuoto?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-07 16:27

In senso stretto, un vuoto è una regione dello spazio in cui la materia è completamente assente. Questo termine rappresenta il vuoto assoluto e il suo problema principale è che descrive uno stato ideale che non può esistere nel mondo reale.

Nessuno ha ancora trovato un modo per creare un vuoto ideale di questo tipo in condizioni terrestri, e per questo motivo il termine viene utilizzato anche per descrivere regioni vuote dello spazio. Ma c'è ancora un vuoto in aree che sono un po' più vicine alla nostra vita quotidiana. Ti diremo di cosa si tratta in parole semplici.

Nella maggior parte dei casi, un vuoto è un contenitore da cui tutti i gas, compresa l'aria, vengono rimossi il più possibile. Lo spazio esterno è infatti più vicino a un vuoto ideale: gli astronomi ritengono che lo spazio tra le stelle in alcuni casi sia costituito da non più di un atomo o molecola per chilometro cubo.

Nessun vuoto prodotto sulla Terra si avvicina a questa condizione.

Per parlare del "vuoto terrestre", è necessario ricordare la pressione. La pressione deriva dall'effetto delle molecole in un gas o liquido sul loro ambiente, solitamente le pareti del recipiente contenente, sia esso una bottiglia di soda o il tuo cranio. L'entità della pressione dipende dalla forza dei colpi che le molecole "infliggono" su un determinato territorio e viene misurata in "newton per metro quadrato" - questa unità di misura ha un nome speciale "pascal".

La relazione tra pressione (p), forza (F) e area (A) è determinata dalla seguente equazione: p = F / A - si applica indipendentemente dal fatto che la pressione sia bassa, come, ad esempio, nello spazio o molto alto, come nei sistemi idraulici.

In generale, sebbene la definizione di vuoto sia imprecisa, di solito si riferisce alla pressione al di sotto, e spesso ben al di sotto della pressione atmosferica. Viene creato un vuoto quando l'aria viene rimossa da uno spazio chiuso, determinando una caduta di pressione tra quello spazio e l'atmosfera circostante.

Se lo spazio è limitato da una superficie in movimento, la pressione atmosferica comprimerà le sue pareti insieme - la quantità di forza di tenuta dipende dalla superficie e dal livello di vuoto. Man mano che viene rimossa più aria, la caduta di pressione aumenta e aumenta anche la forza potenziale del vuoto.

Poiché è quasi impossibile rimuovere tutte le molecole d'aria dal contenitore, è impossibile ottenere un vuoto perfetto.

Su scala industriale e domestica (ad esempio, se si decide di mettere un piumino invernale nei sacchetti sottovuoto), l'effetto si ottiene utilizzando pompe per vuoto o generatori di diverse dimensioni, che rimuovono l'aria. Una pompa pistone nel cilindro è collegata a un contenitore chiuso e, ad ogni corsa della pompa, una parte del gas viene rimossa dal cilindro. Più a lungo funziona la pompa, migliore sarà la creazione del vuoto nel serbatoio.

Chiunque abbia mai evacuato l'aria da una borsa per riporre i vestiti, spremuto il coperchio di un contenitore di plastica per far uscire l'aria da un contenitore o messo lattine (e ha anche fatto un massaggio sottovuoto), ha incontrato il vuoto nella sua vita. Ma, naturalmente, l'esempio più comune del suo utilizzo è un normale aspirapolvere domestico. La ventola dell'aspirapolvere rimuove costantemente l'aria dal contenitore, creando un vuoto parziale, e la pressione atmosferica esterna all'aspirapolvere spinge l'aria nel contenitore, portando con sé polvere e sporco che viene agitato dalla spazzola nella parte anteriore dell'aspirapolvere pulitore.

Un altro esempio è un thermos. Un thermos è composto da due bottiglie annidate l'una dentro l'altra e lo spazio tra loro è un vuoto. In assenza di aria, il calore non passa facilmente tra le due bottiglie come farebbe normalmente. Di conseguenza, i liquidi caldi all'interno del contenitore trattengono il calore, mentre i liquidi freddi rimangono freddi perché il calore non può penetrare in essi.

Quindi, il livello di vuoto è determinato dalla differenza di pressione tra l'interno e l'atmosfera circostante. I due punti di riferimento principali in tutte queste misurazioni sono la pressione atmosferica standard e il vuoto ideale. È possibile utilizzare diverse unità per misurare il vuoto, ma l'unità metrica comune è millibar o mbar. A sua volta, la pressione atmosferica viene misurata da un barometro, che nella sua forma più semplice consiste in un tubo verticale evacuato con un'estremità superiore chiusa e un'estremità inferiore, situata in un contenitore con mercurio aperto all'atmosfera.

La pressione atmosferica agisce sulla superficie esposta del liquido, facendo salire il mercurio nel tubo. La pressione atmosferica "normale" è la pressione pari al peso di una colonna di mercurio alta 760 mm alla temperatura di 0,0°C, latitudine 45° e livello del mare.

Il livello di vuoto può essere misurato con diversi tipi di manometri:

• Manometro a molla Bourdon è il dispositivo più compatto e più utilizzato - la misurazione si basa sulla deformazione di un tubo elastico piegato quando viene applicato il vuoto alla porta del manometro.
• L'analogo elettronico è vacuometro … Il vuoto o la pressione deviano una membrana metallica elastica nel sensore e questa deviazione modifica le caratteristiche elettriche del circuito interconnesso: il risultato è un segnale elettronico che rappresenta il livello di vuoto.
• Manometro a tubo a U mostra la differenza tra due pressioni. Nella sua forma più semplice, questo indicatore è un tubo a U trasparente riempito per metà di mercurio. Quando entrambe le estremità del tubo sono alla pressione atmosferica, il livello di mercurio in ciascun gomito è lo stesso. L'applicazione del vuoto su un lato fa sì che il mercurio al suo interno si alzi e scenda dall'altro lato: la differenza di altezza tra i due livelli indica il livello di vuoto.

Sulla bilancia della maggior parte dei manometri, alla pressione atmosferica viene assegnato un valore pari a zero, pertanto le misurazioni del vuoto dovrebbero essere sempre inferiori a zero.