Segundo a definição em física, o conceito de "vácuo" implica a ausência de qualquer substância e elementos da matéria em um determinado espaço, neste caso fala-se de um vácuo absoluto. Um vácuo parcial é observado quando a densidade da substância em um determinado lugar no espaço é baixa. Vamos dar uma olhada mais de perto nesta questão no artigo.
Vácuo e pressão
Na definição do conceito "vácuo absoluto" estamos falando da densidade da matéria. Da física sabe-se que, se a matéria gasosa for considerada, a densidade da substância é diretamente proporcional à pressão. Por sua vez, quando se fala de vácuo parcial, implica-se que a densidade das partículas de matéria em um determinado espaço é menor que a do ar à pressão atmosférica normal. Por isso a questão do vácuo é uma questão de pressão no sistema em questão.
Na física, a pressão absoluta é uma quantidade igual à razão da força(medido em newtons (N)), que é aplicado perpendicularmente a alguma superfície, à área dessa superfície (medida em metros quadrados), ou seja, P=F/S, onde P é pressão, F é força, S é a área da superfície. A unidade de pressão é pascal (Pa), então 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Vacuo parcial
Foi estabelecido experimentalmente que a uma temperatura de 20°C na superfície da Terra ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 101.325 Pa. Essa pressão é chamada de 1ª atmosfera (atm.). Aproximadamente, podemos dizer que a pressão é de 1 atm. é igual a 0,1 MPa. Respondendo à pergunta de quantas atmosferas existem em 1 pascal, fazemos a proporção correspondente e obtemos que 1 Pa=10-5 atm. Um vácuo parcial corresponde a qualquer pressão no espaço em consideração que seja inferior a 1 atm.
Se traduzirmos os números indicados da linguagem da pressão para a linguagem do número de partículas, deve-se dizer que em 1 atm. 1 m3 de ar contém aproximadamente 1025 moléculas. Qualquer diminuição na concentração nomeada de moléculas leva à formação de um vácuo parcial.
Medição de vácuo
O dispositivo mais comum para medir um pequeno vácuo é um barômetro convencional, que só pode ser usado quando a pressão do gás é algumas dezenas de por cento da atmosférica.
Para medir valores de vácuo mais altos, é usado um circuito elétrico com uma ponte de Wheatstone. A ideia de usar é medira resistência do elemento sensor, que depende da concentração circundante de moléculas no gás. Quanto maior essa concentração, mais moléculas atingem o elemento sensor, e quanto mais calor ele transfere para elas, isso leva a uma diminuição da temperatura do elemento, o que afeta sua resistência elétrica. Este dispositivo pode medir vácuo com pressões de 0,001 atm.
Histórico
É interessante notar que o conceito de "vácuo absoluto" foi completamente rejeitado por famosos filósofos gregos antigos, como Aristóteles. Além disso, a existência de pressão atmosférica não era conhecida até o início do século XVII. Somente com o advento da Nova Era, começaram a ser realizados experimentos com tubos cheios de água e mercúrio, que mostraram que a atmosfera terrestre exerce pressão sobre todos os corpos ao redor. Em particular, em 1648, Blaise Pascal conseguiu medir a pressão usando um barômetro de mercúrio a uma altitude de 1000 metros acima do nível do mar. O valor medido acabou sendo muito menor do que ao nível do mar, assim o cientista provou a existência da pressão atmosférica.
O primeiro experimento que demonstrou claramente o poder da pressão atmosférica e também enfatizou o conceito de vácuo foi realizado na Alemanha em 1654, agora conhecido como Magdeburg Sphere Experiment. Em 1654, o físico alemão Otto von Guericke conseguiu conectar firmemente dois hemisférios de metal com um diâmetro de apenas 30 cm e, em seguida, bombeou ar para fora da estrutura resultante, criando assimvácuo parcial. A história conta que duas equipes de 8 cavalos cada, que puxavam em direções opostas, não conseguiam separar essas esferas.
Vacuo absoluto: existe?
Em outras palavras, existe um lugar no espaço que não contém matéria. As tecnologias modernas permitem criar um vácuo de 10-10 Pa e até menos, mas essa pressão absoluta não significa que não haja partículas de matéria no sistema em consideração.
Vamos nos voltar agora para o espaço mais vazio do Universo - para abrir o espaço. Qual é a pressão no vácuo do espaço? A pressão no espaço sideral ao redor da Terra é 10-8 Pa, nesta pressão existem cerca de 2 milhões de moléculas em um volume de 1 cm3. Se falamos de espaço intergaláctico, então, segundo os cientistas, mesmo nele há pelo menos 1 átomo em um volume de 1 cm3. Além disso, nosso Universo é permeado de radiação eletromagnética, cujos portadores são fótons. A radiação eletromagnética é a energia que pode ser convertida na massa correspondente de acordo com a famosa fórmula de Einstein (E=mc2), ou seja, a energia, juntamente com a matéria, é um estado da matéria. Isso leva à conclusão de que não há vácuo absoluto no Universo conhecido por nós.
