Il vuoto (come si misura e applicazioni)

Vuoto

Cos'è il vuoto?

• Idealmente: uno spazio che non contiene niente
• In realtà: qualsiasi cosa che ha pressione inferiore a quella atmosferica
• In pratica: qualsiasi cosa che ha un numero di molecole gassose per unità di volume minori rispetto a quella dell'atmosfera che ci circonda
• Definizione Stato di vacuo

È uno stato di equilibrio di un corpo nello stato nel quale la pressione è da entrambi i lati (interno dell'ambiente ed esterno del corpo), ed è uno stato di pressione inferiore a 60 torr.

Come si misura il vuoto?

Un gas in un contenitore esercita una forza sulle pareti del contenitore

^P/_F ^F/_A ^[J]/_m² = P₀ → sistema internazionale

Se la pressione è bassa si passa a densità di particelle e cammino elettronedia.

Conversionemente:

^{1 mbar}=_{100 Pa} = 1 hPa

^{1 Torr}=_{1,33332 Pa}

Un Pascal è la pressione esercitata da una forza di 1 N applicando a una parete di superficie 1 m²

Fasce di vuoto

• Fasce di vuoto
• range pressione
• Ruolo 33^to ₃ 10
• medium ¹⁰-2 ÷ 2,33
• high (HV) ¹⁰-6 ÷ ¹⁰-3
• very high (VHV) ¹⁰-9 ÷ ¹⁰-6
• ultra high (UHV) ¹⁰-12 ÷ ¹⁰-9
• estremamente high (XHV) ^P < 10^-12
• operazioni
• ampoule ^evaporato e _vuoto
• evaporato e vuoto ^evaporato e _vuoto
• microsonde di ionuc ^esplorato e _particelle
• micro onde smontabile ^accelerato e _particelle
• accelerato di particelle(smulatori spaziali) ^P < 10^-12
• Maggiore è il vuoto e minore è il contaminamento
• Pressione ¹⁰-6 = _eliminazione completamente ^{eloggizzazione} di particelle ossidare
• P < 10^-12 non ci particelle non analitica chem contro qualcuno
• Il vuoto esiste in natura atmosfera numerare ^{10-3Pa, spazio} interstellare ⁵10₇ molecole/m^-3

Vuoto

Cos'è il vuoto?

• Idealmente: uno spazio che non contiene niente
• In realtà: qualsiasi cosa che ha pressione inferiore a quella atmosferica
• In pratica: qualsiasi luogo che ha un numero di molecole gassose per unità di volume minori rispetto a quelle dell'atmosfera che li circonda

Definizione Staudinger

Si dice vuoto assoluto il più corrispondente stato nel quale la pressione è da entrambi i lati, sulla superficie del contenitore dovuto agli urti delle molecole contro il bordo del vaso.

Pressioni più basse misurate sulla superficie terrestre

Come si misura il vuoto?

Un gas in un contenitore esercita una forza sulle pareti del contenitore

P F A [J] = P₀ m t² → sistema internazionale

Se la pressione è bassa si passa a densità di particelle e cammino elettromedio.

Convenzionalmente:

• 1 mbar = 100 Pa = 1 hPa
• 1 Torr ≈ 1,333 bar

Un Pascal è la pressione esercitata dalla forza di 1 N ripartita uniformemente su una superficie di 1 m²

Range di vuoto

Range di vuoto Range pressione Applicazioni Rough 33 × 10³ Medium 10^-2 ÷ 2,33 Essiccatore di vuoto High (HV) 10^-5 ÷ 10^-2 Evaporazione di monocorde Very High (VHV) 10^-7 ÷ 10^-4 Microonde elettronico Ultra High (UHV) 10^-7 ÷ 10^-9 Acceleratore di particelle Extreme Ultra High (XHV) P ≤ 10^-16 Simulatore spaziale

Maggiore è il vuoto e minore è il contaminamento. Pressione <_10⁴ eliminazione completamente elosigena delle particelle ossidare. P < 10^-12 → Gas: le particelle non esisteranno contro qualcuno.

Il vuoto esiste in natura: atmosfera lunare (1 ÷ 10^-6 Pa), spazio interstellare (≈ 5·10⁴ molecole/m³), spazio intergalattico (1 molecole/m³).

perché si usa il vuoto?

1) Si riducono le collisioni tra gli atomi (aumenta il cammino libero medio)

cammino libero medio

λ ∝ 1 K T λ ∝ 1 1 p λ = K T √ σ p

2) Riduzione delle contaminazioni (es. ablatrici all'atmosfera) più pressione è bassa, minore è la contaminazione (il solido ha un punto morto alto e più fa la deposizione a vuoto imperfetto)

3) Diminuisce la temperatura d'evaporazione

4) Il vuoto = un isolante termico (le superfici non scambiano calore perché c'è il vuoto)

Applicazioni della natura:

• extender
• alternatore
• microscopi elettronici
• ciclostone
• LHC

tutti gli acceleratori di particelle lavorano nel vuoto per evitare le interazioni delle particelle con le gas

Cavita acceleratrice ➔ es cavità risonante

per elettroni, si lavora a qualche Kelvin per avere proprietà superconductive

- i pannelli solari