Vacuüm


Een vacuüm is een ruimte zonder materie en zonder druk. In het dagelijks taalgebruik hanteert men ook de term luchtledig. In een theoretisch perfect vacuüm bedraagt de druk 0 pascal (Pa).

Het woord vacuüm wordt in twee betekenissen gebruikt:

Inhoud

Soorten vacuüm


Tussen normale atmosferische druk en de extreem lage drukken die in laboratoria bereikt worden, liggen meer dan 16 grootte-orden. In het laboratorium worden drukken van lager dan 10−16 atmosfeer gerealiseerd. De benamingen voor de verschillende stadia van vacuümdruk zijn:

Scheikundigen spreken van een intermediair vacuüm voor een druk tussen 100 en 1 mbar. Ingenieurs vermijden de term vacuüm en spreken van lage druk of negatieve druk. Verschillende soorten vacuüm onderscheiden zich door de waarneembare eigenschappen van de aanwezige gassen en door de gebruikte technieken.[1]

Enkele eigenschappen van vacuüm


Absoluut vacuüm

Uit de kwantumveldentheorie volgt dat een absoluut vacuüm, in de zin van een ruimte zonder deeltjes, theoretisch niet kan bestaan. Een vacuüm, dat wordt gedefinieerd als de toestand met de laagste energie, bevat een veelheid aan virtuele deeltjes, die onder meer verantwoordelijk zijn voor het casimireffect en het Higgs-veld.

Aarde


De aardatmosfeer oefent op zeeniveau een druk uit van 1 atmosfeer, 1 bar, of 101.000 Pa (± 101 kPa).

Buiten de dampkring

Buiten de aardse dampkring heerst een veel extremer vacuüm dan ieder vacuüm dat in een laboratorium gerealiseerd kan worden. Wetenschappelijke proeven waarvoor een hoog vacuüm nodig is, worden dan ook aan boord van satellieten uitgevoerd. Voorbij het zonnestelsel (de heliosfeer), in de interstellaire ruimte, heerst een nog vollediger vacuüm. En zelfs dat vacuüm haalt het niet bij het heersende vacuüm in de intergalactische ruimte, tussen de sterrenstelsels.[bron?]

Vacuümwaarden


De atmosferische druk bedraagt ongeveer 101,325 kPa of 1 atm. Onderdruk is een lagere druk dan de atmosferische druk, hieronder een lijstje van zulke lagere drukken (zogenaamde vacuümwaarden):

Opm: De laatste drie waarden hebben een redelijke, maar niet absolute nauwkeurigheid. De laatste waarde is een berekende benadering door andere verschijnselen dan een vacuümmeter verkregen.

Technisch vacuüm maken


Een perfect vacuüm is alleen theoretisch mogelijk. Een technisch gemaakt vacuüm zal nooit perfect of absoluut zijn.

Indeling

Vacuüm wordt in vier klassen ingedeeld:

Vacuüm maakt men met vacuümpompen, door een gedeeltelijk vacuüm te creëren met het verplaatsen van lucht. Op aarde is hiervoor een vat nodig. Door lucht uit een afgesloten vat te pompen (het vat vacuüm te maken), vermindert de druk in het vat. Hoe meer lucht uit het vat gepompt wordt, hoe lager de druk. De druk in het vat, die lager is dan buiten het vat, heet een onderdruk. Nadert de druk tot nul dan is er sprake van een maximaal vacuüm of vrijwel luchtledig. De capaciteit van de pomp speelt hierbij een grote rol: de minimaal te behalen einddruk wordt bepaald door het evenwicht tussen wandontgassing en pompcapaciteit.

Water- en andere moleculen die aan de wand hechten, en gassen die in de wand gediffundeerd zijn, zullen vrijkomen. Deze continue gasstroom beïnvloedt de kwaliteit van het vacuüm negatief.

Geschiedenis van de vacuümtechniek

Aristoteles beweerde dat een luchtledig niet kon bestaan omdat het bestaan ervan een logische tegenstrijdigheid zou inhouden (horror vacui). Torricelli weerlegde deze stelling met zijn experimenten met buizen gevuld met kwik. Daarmee begaf Torricelli zich op glad ijs, omdat de kerk in haar dagen iedere afwijking van de norm der Ouden met argusogen bekeek.

Uit het onderzoek van Torricelli bleek inderdaad dat zich in de ruimte boven een kwikkolom geen lucht bevond. Dit heet het vacuüm van Torricelli. Dit is echter geen perfect vacuüm omdat het kwik zelf ook een dampspanning heeft doordat de kwikatomen verdampen. De druk is dus niet volledig nul.

Toepassingen

Vrije weglengte

Bij atmosferische druk bewegen de moleculen van een gas dichter bij elkaar dan bij een luchtdruk die het maximale vacuüm benadert. Gasmoleculen bewegen met hoge snelheid en botsen tegen elkaar. Bij verminderde luchtdruk wordt de vrije weglengte, de afstand die een molecuul gemiddeld af kan leggen alvorens een volgende botsing te maken, groter en zullen de moleculen minder vaak botsen.

Het middels een vacuüm vergroten van de vrije weglengte van de moleculen heeft veel toepassingen: computer- en televisiescherm, oscilloscoop, massaspectrometer, elektronenmicroscoop, deeltjesversneller, het opdampen (bijvoorbeeld van een cd), fabricage van geïntegreerde schakelingen, testen van kunstmanen.

Externe links


Zie de categorie Vacuum van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.









Categorieën: Techniek | Natuurkunde




Staat van informatie: 28.09.2021 07:09:33 CEST

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.