Was ist ein Vakuum? Die Abwesenheit von Druck? Das Nichts? Das Nichts? Leere? Je nach Philosoph, Ingenieur oder Physiker kann die Antwort unterschiedlich ausfallen. In diesem Artikel wird versucht zu erklären, was das Vakuum wirklich ist und wie es „gemacht“ werden kann…
Das Vakuum kann auf verschiedene Weise definiert werden
Der Dichteansatz
Wenn wir die Menge der Materie in einem bestimmten Raum bewerten wollen, verwenden wir die wissenschaftliche Einheit der Dichte (gemessen in Kilogramm pro Kubikmeter). Wenn wir uns ein Vakuum als die Abwesenheit von „schwerer“ Materie vorstellen, dann bedeutet ein perfektes Vakuum eine Dichte von 0 Kilogramm pro Kubikmeter. Aber Vorsicht: Nur weil es keine „schwere“ Materie gibt, heißt das nicht, dass es überhaupt nichts gibt, wie Sie vielleicht denken…
Der Druckansatz
Dieser Begriff der Dichte ist kompliziert zu bewerten, weshalb die Wissenschaftler es vorziehen, den Druck zu verwenden, der in der Tat direkt mit der Dichte zusammenhängt: Bei einem perfekten Gas ist der Druck proportional zur Temperatur multipliziert mit der Dichte P = Rho * R * T.
Dabei ist P der Druck, Rho die Dichte, R eine Konstante, die von der Zusammensetzung des Gases abhängt, und T ist die Temperatur.
Zur Information: Der Druck wird in Pascal gemessen. Ein Pascal entspricht einer Kraft von 1 Newton, die auf 1 m² ausgeübt wird, als ob eine Masse von 100 Gramm auf einem Quadratmeter (auf der Erde) platziert wäre. Der Atmosphärendruck (etwa 1 bar) entspricht 100.000 Pascal, was einer Masse von 10 Tonnen pro Quadratmeter auf der Erde entspricht!
Wenn Sie sich hinlegen, wird eine Masse von etwa 10 Tonnen Luft auf Sie ausgeübt, aber da in Ihrem Körper ein entsprechender Druck herrscht, gleichen sich die ausgeübten Kräfte gegenseitig aus, weshalb wir diese 10 Tonnen Luft nicht wirklich spüren…
Ein anderes Beispiel: In einem Autoreifen, der auf 2 bar (2000 Hektopascal) aufgepumpt ist, beträgt der Druckunterschied zwischen dem Druck im Inneren des Reifens und dem Außendruck (etwa 1 bar/1000 Hektopascal) 1 bar, so dass effektiv eine äquivalente Kraft von 10 Tonnen pro Quadratmeter entsteht. Ähnlich verhält es sich, wenn man in einem Gehäuse ein Vakuum erzeugt (das perfekte Vakuum entspräche einem Druck von Null), so wird eine Kraft von etwa 10 Tonnen pro Quadratmeter ausgeübt.
Fazit: Wenn man ein Vakuum in einem Gehäuse erzeugen will, muss dieses mechanisch stark genug sein, um dem Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Wände standzuhalten.
Aus diesem Grund werden alle unsere Gehäuse mit einer Software zur Materialbeständigkeit mechanisch getestet, um sicherzustellen, dass sie diese Belastungen problemlos aufnehmen können.
Wie erzeugt man ein Vakuum?
Für diejenigen unter euch, die sie kennen, ist es ganz einfach: Ihr müsst es wie die Shadoks machen: pumpen, pumpen, pumpen!
Um ein Vakuum zu erzeugen, müssen wir das Gas in ein geschlossenes, hermetisch versiegeltes Gehäuse pumpen… Dazu verwenden wir eine Pumpe oder einen Venturieffekt.
Einsatz einer Vakuumpumpe
Es gibt verschiedene Arten von Pumpen, aber wir werden hier nicht ins Detail gehen, da jede ihre eigenen Besonderheiten für unterschiedliche Vakuumqualitäten hat. Sie können nur während der Phase des „Abpumpens“ oder „nur zur Aufrechterhaltung des Vakuums“ verwendet werden. Es reicht nämlich nicht aus, einmal ein Vakuum zu erzeugen und einen Stopfen anzubringen, um das Vakuum aufrechtzuerhalten, denn alle Materialien „entgasen“, d. h. sie geben auf natürliche Weise Moleküle ab. Dieses Phänomen nimmt mit sinkender Temperatur ab, ist aber immer vorhanden. Aus diesem Grund bietet die von uns vertretene Marke DVACI Kammern mit einem integrierten Vakuumregler an. Das folgende Video erklärt, wie dieser funktioniert.
Die andere Technik, mit der das Gas in die Kammer gepumpt wird, ist der „Venturi-Effekt“.
Nutzung des Venturi-Effekts
Dieser Effekt ermöglicht die Ansaugung von Luft durch einen kontinuierlichen Luftstrom über geeignete Rohrleitungen. Wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt, steht die Luft aus dem Druckluftnetz des Unternehmens zur Verfügung, das zur Entnahme des Gases aus der Kammer verwendet wird.
Unsere Kammern sind daher in der Lage, über Ihr Druckluftnetz ein Vakuum zu erzeugen. Dieser Venturi-Effekt funktioniert perfekt, wenn der eingehende Druckluftstrom stabil ist.