O que é vácuo? Vácuo artificial, natural, no espaço e aplicações!

A palavra vacuum vem do latim e significa “vazio”. Consequentemente, costumamos dizer que o vácuo é a ausência de toda a matéria, como átomos, prótons, nêutrons e elétrons. Porém, o que obtemos atualmente com o uso de todas as técnicas de vácuo está longe de ser um espaço sem matéria.

Até mesmo usando métodos modernos de bombeamento, nos quais pressões mais baixas podem ser obtidas, ainda existem centenas de moléculas em cada cm² de espaço evacuado.

De acordo com a definição da American Vacuum Society (1958), o termo “vácuo” se refere a um determinado espaço cheio de gás a pressões abaixo da atmosférica, isto é, com uma densidade de moléculas menor que cerca de 2,5x 10¹⁹ moléculas /cm³.

Geralmente, na física, chamamos de vácuo regiões ocupadas por uma pequena quantidade de matéria, calculando a quantidade de vácuo parcial de uma região a partir da pressão desta, pois um vácuo total teria pressão igual a zero. Entretanto, não existe qualquer região no universo que apresente vácuo total, sempre haverá partículas ocupando o espaço (ROTH, 1986).

Vácuo artificial

Aqui, na Terra, o vácuo é alcançado se bombeando o ar em uma câmara de vácuo, na qual o grau de vácuo aumenta à medida que a pressão exercida pelo gás restante diminui, chegando a valores abaixo da pressão da atmosfera.

Von Guericke foi a primeira pessoa a criar uma bomba de vácuo, ao tentar bombear 100% da água de um recipiente fechado, utilizando uma bomba de água. Mais tarde, vieram as máquinas chamadas de “máquinas pneumáticas”, aperfeiçoadas por Robert Boyle.

Medir a pressão absoluta de um sistema é a maneira tradicional de classificar o grau de vácuo. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade para a pressão é o pascal (Pa), porém ela também pode ser expressa como uma porcentagem da pressão atmosférica usando o bar ou a escala barométrica.

Dessa maneira, podemos classificar o grau de vácuo de um sistema em:

• Vácuo baixo;
• Vácuo médio;
• Vácuo alto;
• Ultra alto.

Cada uma dessas categorias corresponde a regiões de pressões cada vez mais baixas. Atualmente, conseguimos faixas de vácuo cada vez menores, pois a tecnologia de vácuo aprimora suas técnicas de bombeamento e medição com o passar do tempo (ROTH, 1986).

Vácuo natural

A natureza usa “técnicas” para obter vácuo baixo em algumas funções da vida dos animais, mas nenhum alto vácuo natural é conhecido na Terra. Algumas dessas aplicações do vácuo são muito vitais, como é o caso da nossa própria respiração.

Vácuo no espaço

Como a pressão de 760 Torr ao nível do mar é resultado da “coluna atmosférica”, podemos dizer que a pressão diminui com a altitude. Até 100km de altitude (troposfera e estratosfera), a pressão diminui regularmente, o que resulta em uma pressão de 10^-3 Torr a cerca de 90km de altitude.

Em altitudes mais altas, existe alto vácuo, porém, acima de 400km, podemos encontrar regiões onde existe o ultra vácuo. Acima dessa altitude, a pressão começa a decrescer de modo mais lento.

Aplicações das técnicas de vácuo

A grande variedade de aplicações de vácuo pode fazer com que o vácuo do local dure toda a vida útil do produto, como é o caso do vácuo usado em lâmpadas, tubos, aceleradores, etc. Outros produtos usam a tecnologia do vácuo apenas como um passo na produção, sendo o produto final usado em condições atmosféricas (revestimento a vácuo, secagem, impregnação etc.).

O aspirador de pó é o exemplo mais simples de um sistema de transporte a vácuo. Os aspiradores costumam atingir pressões de 600 Torr, para sugar objetos de dezenas de gramas.

Os sistemas de transporte pneumático que conectam os correios em Paris ou Londres são exemplos de instalações de transporte a vácuo muito grandes. O correio pneumático é um sistema de envio de cartas por meio de tubos de ar pressurizado, em Paris, que usa uma pressão de 450 Torr para o transporte de correspondências para as estações de bombeamento.

A necessidade de remover os constituintes quimicamente ativos da atmosfera (oxigênio, vapor de água) por bombeamento a vácuo apareceu junto com a invenção das lâmpadas incandescentes, assim foi possível evitar a oxidação do filamento aquecido. Além disso, o vácuo é comumente usado para remover a umidade de alimentos, produtos químicos, produtos farmacêuticos, concreto etc.

Por fim, ele é também usado no laboratório e na indústria química para acelerar a velocidade de filtragem (ROTH, 1986).