Tec vacuo

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TÉCNICAS COM VÁCUO 1
Paulo Cesar Ocheuze Trivelin
Prof. Associado - CENA/USP
José Albertino Bendassolli
Prof. Associado – CENA/USP

A palavra vácuo pode indicar a idéia de espaço vazio, sem a presença de moléculas
ou átomos. Mas na realidade, para um determinado volume podemos atribuir a
denominação de vácuo quando a densidade de partículas nele existente é inferior aquele
queencontramos na atmosfera nas condições normais de temperatura e pressão. Por isso a
idéia de espaço vazio está incorreta uma vez que no referido volume continuam a existir
átomos e moléculas, entretanto, em menor número.
As técnicas com vácuo fazem parte integrante do preparo de amostras gasosas nas
determinações de razão isotópica de elementos leves por espectrometria de massas e da
razão

15N/14N por espectrometria de emissão. As técnicas de alto vácuo estão também

envolvidas na operação dos espectrômetros de massas.

1. UNIDADES DE PRESSÃO

O comportamento do gás em vácuo pode ser descrito usando o conceito de “gás
ideal”, condições em que o volume total de todas as moléculas é desprezível comparado
com o volume da câmera em que estão confinadas e a energia de atração entre asmoléculas é desprezível comparada com a energia térmica média do gás.

Para medir os diferentes graus de vácuo utiliza-se à pressão e não a densidade de
partículas. Essa pressão é medida em Pascal (Pa), que é a unidade internacional de
unidades (S.I.), mas entre seus múltiplos usa-se freqüentemente o milibar (1 mbar = 102
Pa).

1

Curso de Pós-Graduação em Energia Nuclear naAgricultura, CENA/USP, Piracicaba, maio de 2006.

Técnicas com Vácuo

2

Uma atmosfera é a pressão exercida pela coluna de ar da atmosfera ao nível do mar.
A experiência de Torricelli definiu esta pressão como sendo igual a uma coluna de
mercúrio de 76cm.
P= H*d*g
onde: P- pressão; H- altura da coluna do fluido; d- densidade do fluido; g- aceleração da
gravidade. Assim:
1atm=76cm*13,6g/cm3*981cm/s2 =1,013 *106 dina/cm2= 1,013 105N/m2 (Pa)
Outras unidades de medida de pressão são usadas e constam da tabela 1.
Tabela 1. Fatores de conversão para unidades de pressão. Unidades no SIU são Pa e kPa
1 Pa

1 kPa

1 mbar

1 atm

1 torr

1 mmHg

1 Pa

1

10-3

10-2

0,987 10-5

7,5 10-3

7,5 10-3

1 kPa

103

1

10

0,987 10-2

7,5

7,5

1 mbar

10210-1

1

0,987 10-3

7,5 10-1

7,5 10-1

1 atm

1,013 105

1,013 102

1,013 103

1

7,6 102

7,6 102

1 torr

1,333 102

1,333 10-1

1,333

1,316 10-3

1

1

2

-1

1,333

-3

1

1

1 mmHg

1,333 10

1,333 10

1,316 10

Á medida que a pressão diminui, o vácuo obtido é classificado de primário, alto,
muito alto e ultra-alto. As relaçõesdestes graus de vácuo com a pressão e outras grandezas
físicas de interesse em vácuo estão indicadas na tabela 2.

Tabela 2. Classificação e parâmetros físicos envolvidos na tecnologia de vácuo.
Pressão
Zonas de Pressão
Livre percurso médio*
No de moléculas/área
(moléculas cm-2)
(mbar)
(cm)
3
-6
10
Pressão atmosférica
7 10
2 1019
102
vácuo
7 10-3
2 1016
-2
10
Vácuo primário
72 1013
10-5
Alto vácuo
7 103
2 1010
-8
6
Vácuo muito alto
7 10
2 1007
10
10-11
Ultra-alto vácuo
7 109
2 1004
* distância que uma molécula percorre entre duas colisões sucessivas.

2. BOMBAS DE VÁCUO

As bombas de vácuo podem ser classificadas como:

Técnicas com Vácuo

3

a. Bombas com deslocamento de gás - retiram os gases do sistema expelindo-os para a
atmosferaa.1. Bombas que trabalham a partir da pressão atmosférica (bombas rotativas)
a.2. Bombas que trabalham à pressões subatmosférica - requerem a ligação a uma
bomba de vácuo primária para remover os gases para a atmosfera (bombas "roots" e
bombas de vapor)
b. Bombas de fixação - retêm os gases dentro da própria bomba.
Para se atingir baixas pressões associam-se duas ou mais bombas de vácuo,...
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