Vuoto (fisica): differenze tra le versioni
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Il '''vuoto''' (dal [[Lingua latina|latino]] ''vacuum'') è una regione di spazio priva di [[Materia (fisica)|materia]]. In prima approssimazione si
▲[[Lingua latina|latino]]. In prima approssimazione si considera vuoto una regione di spazio in cui la [[pressione]] sia molto inferiore alla [[pressione atmosferica]]<ref>{{cita libro |nome =Chambers Austin |anno=2004 |titolo=Modern Vacuum Physics |editore=CRC Press |città=Boca Raton |isbn=978-0-8493-2438-3 }}</ref>. I fisici teorici fanno una distinzione tra il vuoto che si ottiene in laboratorio che viene chiamato vuoto parziale e quello ideale perfetto che viene chiamato semplicemente vuoto. In ingegneria e fisica applicata invece si chiama vuoto la regione di spazio in cui la pressione sia molto più bassa di quella atmosferica<ref>{{cita libro |nome=Nigel S. Harris |anno=1989 |titolo=Modern Vacuum Practice |editore=McGraw-Hill |p=3 |isbn=978-0-07-707099-1 }}</ref>.
La condizione di
100 particelle/cm³<ref>G. Gabriels et al. ,Thousandfold improvement in the measured antiproton mass, Phys. Rev. Lett. '''65''', 1317-1320 (1990)</ref>. Nello [[Spazio (astronomia)|spazio cosmico]] intergalattico si raggiungono vuoti anche di maggiore qualità, con pochi atomi di idrogeno per metro cubo<ref>{{cita pubblicazione| autore=M. Tadokoro | titolo=A Study of the Local Group by Use of the Virial Theorem| rivista=Publications of the Astronomical Society of Japan| volume=20 | p=230 | anno=1968| bibcode=1968PASJ...20..230T }} Viene stimata una densità {{val|7|e=-23|u=g/m<sup>3</sup>}} per il [[gruppo locale]]. Un'[[unità di massa atomica]] è {{val|1.66|e=-24|u=g}}, di conseguenza vi sono 40 atomi per metro cubo</ref>.▼
▲La "qualità" di un vuoto parziale esprime quanto esso si avvicina a un vuoto perfetto, cioè quanto è bassa la pressione del gas. Per dare una scala di valori, l'aspirazione di un tipico aspirapolvere riduce la pressione approssimativamente del 20%<ref>{{cita libro |nome=Jeff Campbell |anno=2005 |isbn=978-1-59486-274-8 |p=97 |titolo=Speed cleaning |url=https://books.google.com/books?id=hqegeIz9dyQC&pg=PA97}}</ref>; il vuoto che si riesce a produrre in laboratorio è di qualità molto più alta : le camere di [[ultra alto vuoto]] usate in fisica, chimica e ingegneria funzionano a pressioni che sono 10<sup>−12</sup> volte la pressione atmosferica (100 nPa). In casi estremi si riescono ad avere regioni di spazio in cui sono presenti 100 particelle/cm³<ref>G. Gabriels et al. ,Thousandfold improvement in the measured antiproton mass, Phys. Rev. Lett. '''65''', 1317-1320 (1990)</ref>. Nello [[Spazio (astronomia)|spazio cosmico]] intergalattico si raggiungono vuoti
Il vuoto è divenuto un valido strumento industriale nel corso del 20simo secolo con la invenzione della [[lampada a incandescenza]] e delle [[valvola termoionica|valvole]] ed un grande numero di tecnologie del vuoto che di conseguenza furono disponibili. Lo sviluppo▼
==Storia==
[[File:Apollo Command Service Module in vacuum chamber.jpg|thumb|upright=1.4|right|Modulo della [[navicella spaziale Apollo]] all'interno di una grande camera da vuoto che simula lo spazio]]
Anche se i filosofi greci anticamente hanno parlato del vuoto, solo nel XVII secolo è stato studiato in maniera empirica. Clemens Timpler (1605) filosofeggiava sulla possibilità sperimentale di produrre il vuoto in piccoli tubi.<ref>{{Cita libro|autore=Joerg Huettner & Martin Walter (Ed.)|titolo=Clemens Timpler: Physicae seu philosophiae naturalis systema methodicum. Pars prima; complectens physicam generalem|anno=2022|editore=Hildesheim / Zürich / New York: Georg Olms Verlag|p=28–37}}</ref> [[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<ref>{{Cita web|url=http://www.imss.fi.it/vuoto/iesper2.html|titolo=Horror Vacui? - L'esperimento di Torricelli - IMSS|accesso=2022-02-24}}</ref>.
▲Il vuoto è divenuto un valido strumento industriale nel corso del
▲La condizione di ''vuoto perfetto'' non è ottenibile in laboratorio e non è mai stata osservata in natura; si ritiene che gran parte dello [[spazio intergalattico]] consista di un vuoto ''quasi'' perfetto, con un piccolo numero di [[molecola|molecole]] per metro cubo. Inoltre, anche supponendo che in una certa regione dello spazio fisico non ci fossero molecole, la presenza dei campi ([[campo gravitazionale|gravitazionale]], [[campo|elettromagnetico]], ecc.) comporterebbe comunque l'assenza di un vuoto completo in tale regione dello spazio.<ref>Si veda la voce "[[Effetto Unruh]]" per un'ulteriore chiarificazione del concetto di vuoto, per come esso è inteso in fisica).</ref>
▲La definizione di "vuoto" spesso non rispecchia la stessa condizione fisica reale a seconda dell'ambito in cui è studiato (ad esempio termodinamica, [[meccanica quantistica]] o [[ingegneria]]). In particolare, quando si parla di "[[grado di vuoto]]" (nel senso di [[porosità]]) e di "[[pompa a vuoto]]" il concetto di vuoto è differente: nel primo caso il vuoto è una parte dello spazio pertinente al solido stesso, ma non necessariamente priva di materia (ad esempio può essere riempito da un fluido, come l'aria o l'acqua), mentre nel secondo caso il vuoto consiste in un limite termodinamico a cui ci avviciniamo al diminuire della pressione. Quando inoltre si parla di "sottovuoto" ci si riferisce a una pressione minore dell'atmosfera, ma non necessariamente nulla.
== Gradi di vuoto ==
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Il rilascio di gas può essere ridotto con l'[[essiccazione]] prima di fare il vuoto.
I recipienti rivestiti con materiale altamente gas-permeabile come il [[Palladio (elemento chimico)|palladio]], che è come una spugna che trattiene l'[[idrogeno]], comportano importanti problemi di rilascio di gas: per questi motivi, spesso per creare gli impianti da vuoto si utilizzano particolari [[materiali da vuoto]], studiati in modo da ridurre il più possibile i fenomeni che tendono ad aumentare la pressione nella camera da vuoto.
Per ottenere il vuoto molto spinto, i recipienti vengono riscaldati a qualche centinaio di gradi Celsius in modo da anticipare il rilascio del gas.
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Le particelle virtuali del vuoto quantistico, caratterizzate dal consueto [[Dualismo onda corpuscolo|binomio onda-particella]] della [[meccanica quantistica]], in uno spazio infinitamente esteso hanno [[lunghezza d'onda]] qualsiasi. Al contrario, in uno spazio limitato, ad esempio fra due pareti, esisteranno solo particelle con lunghezze d'onda che sono sottomultipli interi della distanza fra le pareti stesse, con un'energia inferiore di quella all'esterno. Si potrà perciò misurare una forza-pressione che tende ad avvicinare le pareti ([[effetto Casimir]]).
Le particelle sono dette virtuali perché normalmente non producono effetti fisici sperimentabili; in uno spazio limitato, tuttavia, vi sono delle grandezze misurabili, dovute all'interazione con la materia ordinaria.
Un altro motivo per l'[[energia del vuoto]] è che le pareti della [[camera a vuoto]] emettono luce in forma di [[corpo nero|radiazione del corpo nero]]: luce visibile, se sono alla temperatura di migliaia di gradi, luce infrarossa, se più fredde. Questa "zuppa" di [[fotone|fotoni]] sarà in [[equilibrio termodinamico]] con le pareti, e si può dire di conseguenza che il vuoto ha una particolare temperatura.
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== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
* {{cita web|url=http://scienzapertutti.lnf.infn.it/index.php?option=com_content&view=article&id=1758:mezzo-pieno-o-mezzo-vuoto&catid=660:breve-storia-del-vuoto&Itemid=496|titolo=Breve storia del vuoto su Scienzapertutti|urlmorto=sì}}
* {{cita web|url=http://scitation.aip.org/jvsta/|titolo=Journal of Vacuum Science and Technology A|lingua=en}}
* {{cita web|url=http://scitation.aip.org/jvstb/|titolo=Journal of Vacuum Science and Technology B|lingua=en}}
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