Vácuo

      Vácuo é um assunto que, desde que o homem adquiriu a faculdade de refletir sobre o mundo
que o rodeia, tem fascinado os filósofos e cientistas.

      Desde o tempo de Aristóteles tem-se a noção de que o vácuo, significando um espaço vazio, é uma impossibilidade lógica. Esta idéia permanece aceita desde o tempo dos gregos até meados do século XVII, quando Evangelista Torricelli realizou
sua famosa experiência de emborcar um tubo de vidro cheio de mercúrio em um recipiente também
contendo mercúrio, e observou uma coluna de aproximadamente 76 cm sustentar-se.Esta

experiência é um marco porque mostrou, pela primeira vez, que poderia haver um espaço “vazio”
acima da coluna de mercúrio. Além disso, foi prova indiscutível de que o mar de ar que forma a
nossa atmosfera exerce uma pressão, que poderia ser medida através da altura da coluna de
mercúrio, o que foi magistralmente mostrado por Pascal e seu cunhado Perier ao levar um sistema
de Torricelli ao pico de uma montanha, anotando a variação da altura da coluna.
A crença de que o vácuo era impossível (“a natureza tem horror ao vácuo”) manteve-se, com
aceitação geral, desde Aristóteles até Torricelli, por aproximadamente 1900 anos. A partir da
verdadeira revolução científica e tecnológica iniciada por Torricelli, vimos aproximadamente 350
anos de desenvolvimentos muito marcantes nesta área, até chegarmos ao ponto em que a tecnologia
de vácuo é imprescindível à ciência e tecnologia moderna.

O que é o vácuo?

 

Vácuo é geralmente definido como espaço vazio, ou espaço absolutamente desprovido de matéria. No meio industrial vácuo é considerado um espaço parcialmente esvaziado (até o mais alto grau possível), através de meios artificiais, como por uma bomba de ar. Outra definição diz que é o grau de rarefação abaixo da pressão atmosférica.

Em 1643, Evangelista Torricelli criou o primeiro vácuo da história produzido pelo homem, enchendo um tubo de vidro de 1,20m, fechado em um dos lados, com mercúrio e emborcando-o em um recipiente cheio de mercúrio. Com isso 760 mm de mercúrio permaneceram no tubo.

Em um sistema de ar comprimido, o aumento da pressão do ar cria a força motriz. Em um sistema a vácuo, a pressão do ar é reduzida para níveis abaixo da pressão atmosférica, de modo que a pressão mais elevada da atmosfera vizinha é usada para criar a força motriz.

A pressão é reduzida para níveis de vácuo devido à remoção de porções de moléculas de ar de um sistema fechado. Ao evacuar o ar do sistema fechado, desenvolve-se uma pressão diferencial entre o sistema e a atmosfera vizinha. Pode-se dizer, então, que o volume disponível para as moléculas aumentou.

  • Pressão atmosférica é variável, mas padronizada em 101,325 kPa (760 Torr)
  • Baixo vácuo, também chamado de vácuo “grosseiro”, é aquele que pode ser atingido ou medido com equipamento rudimentar como aspirador de pó e manômetro de coluna líquida.
  • Médio vácuo é o que pode ser atingido com uma bomba simples, mas é muito baixo para ser medido através de um manômetro mecânico ou de coluna líquida. Pode ser medido usando um medidor McLeod, um medidor térmico ou capacitivo.
  • Alto vácuo é aquele onde o MFP (mean free path – que é a distância média que uma partícula se desloca entre colisões com outras partículas) dos gases residuais é maior do que o tamanho da câmara ou do objeto em teste. O alto vácuo geralmente requer bombeamento em multi-estágios e medidores iônicos. Alguns textos fazem diferenciação entre alto vácuo e muito alto vácuo.
  • Ultra alto vácuo requer aquecimento da câmara para remover traços de gases e outros procedimentos especiais.
  • Espaço sideral é geralmente muito mais vazio do que qualquer vácuo artificial que possa ser criado.
  • Vácuo perfeito é um estado ideal que não pode ser obtido em um laboratório, nem mesmo no espaço sideral.
Pressão atmosférica 760 Torr 101 kPa
Baixo vácuo 760 a 25 Torr 100 a 3 kPa
Médio vácuo 25 a 1×10-3 Torr 3 kPa a 100 mPa
Alto vácuo 1×10-3 a 1×10-8 Torr 100 mPa a 1 µPa
Ultra alto vácuo 1×10-9 a 1×10-12 Torr 100 nPa a 100 pPa
Extremamente alto vácuo <1×10-12 Torr <100 pPa
Espaço sideral 1×10-6 a <3×10-17 Torr 100 nPa a <3fPa
Vácuo perfeito 0 Torr 0 Pa

 

Exemplos:

Aspirador de pó aproximadamente 80 kPa (600 Torr)
Bomba a vácuo aproximadamente 3,2 kPa (24 Torr)
Secagem com congelamento 100 a 10 Pa (1 a 0,1 Torr)
Bomba tipo vane 100 Pa a 100 µPa (1 Torr a 10−6 Torr)
Lâmpada incandescente 10 a 1 Pa (0,1 a 0,01 Torr)
Garrafa térmica 1 a 0,1 Pa (10−2 a 10−3 Torr)
Espaço próximo à Terra aproximadamente 100 µPa (10−6 Torr)
Câmara de criogenia MBE 100 nPa a 1 nPa (10−9 Torr a 10−11 Torr)
Pressão na Lua aproximadamente 1 nPa (10−11 Torr)
Espaço interestelar aproximadamente 1 fPa (10−17 Torr)