Anche se i filosofi greci anticamente hanno parlato del vuoto, solo nel XVII secolo è stato studiato in maniera empirica. Evangelista Torricelli produsse per la prima volta il vuoto in laboratorio nel 1643, assieme a tecnologie connesse allo studio della pressione atmosferica. Il vuoto di Torricelli è creato riempiendo un alto contenitore di vetro chiuso ad un estremo e rovesciandolo in un recipiente contenente mercurio. Il vuoto è divenuto un valido strumento industriale nel corso del XX secolo con l'invenzione della lampada a incandescenza e della valvola termoionica e di un gran numero di tecnologie del vuoto che di conseguenza si sono rese disponibili. In particolare, lo sviluppo del volo spaziale ha suscitato interesse a proposito dell'impatto del vuoto sulla salute umana. La campana a vuoto è uno strumento che serve a creare il vuoto, ovvero eliminare l’aria presente e quindi ad abbassare in modo significativo la pressione atmosferica. Il vuoto può essere biologico (togliere ossigeno e di conseguenza eliminare i batteri aerobi) o fisico (diminuire la pressione fisica). La pressione atmosferica è quindi la massa di aria che incide sulla superficie ed è il rapporto tra il peso esercitato dall’aria per l’unità di misura di superfice

La campana da vuoto è formata da una campana di vetro che poggia su ripiano. Il ripiano ha una guarnizione ed entrambi sono forati centralmente. Il foro è collegato ad un tubo che si congiunge ad un misuratore di pressione ed un rubinetto. La pompa da vuoto va collegato all’estremità del tubo con il rubinetto aperto, una volta estratta l’aria creando il vuoto si chiude il rubinetto per non permettere all’aria di rientrare nella campana. Una volta creato il vuoto la campana rimane attaccata alla base a causa della pressione atmosferica che spinge solo dall’esterno. Per verificare che il sistema funzioni e non ci siano perdite abbiamo inserito un palloncino all’interno della campana e proceduto a fare il vuoto.

Per creare il vuoto bisogna estrarre il gas dal contenitore, in base alle leggi della fluidodinamica la materia presente nel volume che è evacuata, scorre in modo differente a differenti pressioni quindi si definiscono vari gradi di vuoto:

• vuoto basso (Rough vacuum, RV): 1×10⁵Pa – 3×10³Pa
• Vuoto medio (Medium vacuum, MV): 3×10³Pa – 1×10^-1Pa
• Vuoto alto (High vacuum, HV): 1×10^-1Pa – 1×10^-7Pa
• Vuoto ultra alto (Ultra high vacuum, UHV): 1×10^-7Pa – 1×10^-10Pa
• Vuoto estremamente alto (Extremely high vacuum, EHV): < 1×10^-10Pa

Per ottenere, mantenere e misurare ciascuno di essi in generale sono necessari differenti sistemi di pompaggio e materiali per la costruzione delle camere da vuoto. Inizialmente può essere usata una pompa a vuoto primaria per rimuovere il materiale, poiché le molecole interagiscono l'una con l'altra e spingono quelle a loro vicine in quello che è chiamato flusso viscoso. Quando la distanza tra le molecole aumenta, le molecole interagiscono più con le pareti del recipiente che con le altre molecole, e il pompaggio tradizionale (con pompe primarie) non è più efficace. In questo stadio, il sistema è entrato in uno stato chiamato flusso molecolare, dove la velocità di ogni molecola è praticamente casuale. I metodi per rimuovere il gas rimanente comprendono:

• Convertire le molecole di gas alla loro fase solida tramite congelamento (criopompa).
• Convertirle allo stato solido combinandole con altri materiali, (pompa ionica)
• Utilizzare un'altra pompa a trascinamento come una pompa turbomolecolare o una pompa a diffusione.

Avendo a disposizione solo di una pompa a vuoto abbiamo creato solo un vuoto parziale. Facendo il vuoto la pressione dell’aria diminuisce all’interno della campana e in questo modo le molecole dell’aria all’interno del palloncino non sono più “bloccate” dalla pressione esterna e possono muoversi per occupare uno volume maggiore dando l’impressione che si stiano gonfiando.

Campana a vuoto con palloncino all’interno dopo aver effettuato il vuoto “Strumentazione presente nel laboratorio di Fisica del Liceo Cuoco-Campanella di Napoli

https://it.wikipedia.org/wiki/Vuoto

Lucrezia Catello, Lorenza Laurato, Fabio Persico, Giovanni Persico.

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