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Vácuo

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Vácuo significa ausência total de matéria, ou seja, líquidos, sólidos, gases ou plasma. O vácuo no entanto pode ser entendido de diversas formas, pois o vácuo absoluto, que realmente é a ausência total de matéria é apenas teórico, existindo no entanto a remota possibilidade de existir o vácuo absoluto em alguma galáxia distante. O nosso próprio sistema solar está preenchido na maioria das vezes por hidrogênio e outros gases. A pressão atmosférica tem o valor de 1 atm, e pressões abaixo destas já podem ser denominadas vácuo. Quando tratamos de vácuo no entanto, geralmente as pressões são indicadas em Torricelli(Torr), e 760 Torr equivalem a 1 atm. Vácuos denominados parciais são comumente encontrados em nosso dia a dia, como em latas contendo alimentos, embalagens plásticas de alimentos, entre as paredes de uma garrafa térmica, tubo de raios catódicos de uma televisão, etc. À pressão ambiente, o número de moléculas por cm3 é de cerca de 2,5x1019, e este número cai para cerca de 3,3x1013 para uma pressão de 10-3 Torr, sendo esta denominada pré-vácuo. Para uma pressão de 10-8Torr considerada alto-vácuo, temos um número de moléculas igual a 3,3x108, e para o denominado ultra-alto-vácuo temos cerca de 3,3 moléculas por centímetro cúbico.

O pré-vácuo compreende valores de pressão entre 10-3 Torr para cima, o alto-vácuo cobre o intervalo entre 10-3 e 10-8 Torr, e o ultra-alto-vácuo se inicia em 10-8 Torr até o vácuo absoluto. Da equação PV=T, podemos deduzir que à medida que a pressão é reduzida, a temperatura também o é. Este é um fato que pode ser comprovado através da análise do livre caminho médio de uma molécula em pressões diferentes. O caminho livre médio de uma molécula, é a distância que esta percorre antes de se chocar com outra molécula ou com uma das paredes do recipiente que a contém. Para uma molécula à pressão ambiente, o livre caminho médio corresponde a 10-5cm. Para uma pressão de 10-3 Torr, o caminho já aumenta para 7cm, e para uma pressão de 10-16 Torr o livre caminho médio é de 7x108km!!!, sendo que o número de colisões entre moléculas(desprezando as colisões com as paredes do recipiente) cai para uma colisão a cada 50 anos. A temperatura, segundo a teoria cinética dos gases, corresponde à energia cinética transferida devido ao grande número de choques entre moléculas e entre as moléculas e as paredes do recipiente que as contém. Esta relação de pressão com a temperatura levou os cientistas a tentarem obter um vácuo absoluto, o que permitiria então a obtenção do zero absoluto, já que nenhum choque cinético ocorreria, porém isto provou ser impossível. Existem vários tipos de bombas de vácuo na indústria e alguns tipos chegam até mesmo a serem comercializados em supermercados e através de telemarketing. Dependendo do vácuo que se quer obter, podemos usar várias bombas que vão desde uma simples aspiração de ar para nossos pulmões esvaziando uma bexiga e criando vácuo em seu interior até bombas como a de sorpção, a roots, a turbo molecular, a bomba de difusão, a de sublimação, a iônica e a criogênica, apresentadas aqui numa ordem crescente de poder de criação de vácuo. Foram criados também medidores para termos ideia do vácuo obtido, e cada medidor apresenta uma característica própria, e sua utilização depende apenas do vácuo a ser medido assim como da precisão requerida.

Os diversos medidores utilizados são o bourdon, o manômetro de mercúrio, o manômetro de óleo, o alfatron, o vacustat, o MacLeod, o Pirani, o termopar, o thermistor, o penning, o tríodo, o Bayard-Alpert e o magnetron, todos aqui também apresentados em ordem crescente de acordo com as respectivas capacidades de medição. A indústria alimentícia é uma das principais utilizadoras do vácuo. O vácuo permite que a água ferva a uma temperatura mais baixa do que a temperatura normal de ebulição da água, o que permite o processo de concentração de sucos de frutas e vegetais sem que a temperatura afete as qualidades destes. A criação de vácuo em embalagens plásticas e metálicas também permite um maior tempo de preservação de alimentos, já que o ar e as bactérias são retirados de lá. O mesmo processo ocorre durante a fabricação de vitaminas e antibióticos, o que evita a ocorrência de alterações químicas que ocorreriam a temperaturas mais altas. Os tubos a vácuo também permitiram grandes desenvolvimentos tecnológicos no inícios de nosso século, pois eles permitiam um aumento na potência de sinais elétricos enviados através deles.


 

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