Z pewnością każdy spotkał się z pojęciem próżni, choć nie każdy rozumie to pojęcie. Warto wiedzieć, że próżnia nie jest określeniem, które jest nieprzydatne w codziennym życiu oraz w zastosowaniach przemysłowych. Z pojęciem próżni spotykają się na co dzień osoby pracujące z kompresorami i sprężonym powietrzem. Wyjaśniamy, czym jest próżnia i jakie ma zastosowanie w systemach pneumatycznych.
Podstawowe informacje na temat próżni
Słowo próżnia a z angielskiego vacuum oryginalnie pochodzi z języka łacińskiego od słowa vacua. Oznacza to dokładnie “pusty” a więc najprościej mówiąc, próżnię można określić jako stan absolutnej pustki pozbawionej jakichkolwiek substancji. Ale czy to jest możliwe? Czy w przyrodzie można spotkać stan próżni pozbawiony jakichkolwiek cząsteczek? Bardzo popularnym wśród przyrodników i biologów powiedzeniem jest to, w którym mówi się, że przyroda nie znosi próżni. Jest tak w istocie, ponieważ w naturalnym środowisku zjawisko całkowicie pustej przestrzeni i próżni idealnej nie istnieje. A więc w takim razie co to jest próżnia? Próżnia to przestrzeń, w której część powietrza i innych gazów została usunięta z jej określonej objętości. Innymi słowy, próżnia to przestrzeń, w której znajduje się zdecydowanie mniej cząsteczek gazu, atomów i molekuł niż w otaczającej nas atmosferze. Nieco inaczej jednak próżnia jest rozumiana w języku technicznym, a właśnie taki nas interesuje w kontekście kompresorów i sprężonego powietrza. W tym przypadku mianem próżni określa się stan wysokiego rozrzedzenia gazu. Oznacza to, że gaz osiąga ciśnienie w próżni dużo mniejsze od ciśnienia atmosferycznego
Jak mierzyć próżnię?
Aby móc mierzyć próżnię, w pierwszej kolejności należy odpowiedzieć sobie na pytanie, w jakich jednostkach podaje się wartość ciśnienia atmosferycznego? Ciśnienie atmosferyczne w barach podaje się według podobnej zasady, co wartość ciśnienia sprężonego powietrza. Kolejną kłopotliwą kwestią może być sam pomiar próżni. Warto odwołać się do podstawowych zasad chemii, zgodnie z którymi cząsteczki, a w szczególności cząsteczki gazów, są w ciągłym ruchu. To z kolei sprawia, że cząsteczki te uderzają o ściany zbiornika, w którym się znajdują i wywierają nacisk na jego powierzchnię. Na tej podstawie dokonuje się pomiaru siły nacisku na jednostkę powierzchni zbiornika, czyli ciśnienia. Wyniki pomiaru można wyrażać w jednostkach bezwzględnych lub porównać go z ciśnieniem atmosferycznym. Ta sama zasada dotyczy również cząsteczek gazu zawieszonych w próżni.
Jak już wspomnieliśmy, do pomiaru ciśnienia w próżni można stosować różne metody w zależności od punktu odniesienia, który przyjmiemy. Możemy więc otrzymać ciśnienie względne i bezwzględne. Ciśnienie można określać względem próżni i to właśnie próżnia będzie stanowiła punkt 0. Mamy tu do czynienia z ciśnieniem bezwzględnym, nazywanym również absolutnym. Można również mierzyć ciśnienie względem ciśnienia w otoczeniu. Wtedy z kolei mówimy o ciśnieniu względnym, które rozróżnia nadciśnienie powyżej ciśnienia atmosferycznego i podciśnienie poniżej ciśnienia atmosferycznego. W zastosowaniach technicznych najczęściej stosuje się pomiary względem ciśnienia atmosferycznego. Natomiast przy przeliczaniu bardzo przydatny może się okazać kalkulator ciśnienia atmosferycznego dostępny online.
Zastosowanie próżni
Do czego może się przydać stan całkowitej pustki, a więc próżnia? Okazuje się, że w nowoczesnej technice i przemyśle próżnia odgrywa istotną rolę. W największym stopniu próżnię wykorzystuje się w procesie produkcji półprzewodników oraz przy spektroskopii masowej. Cykle te są niemożliwe do zrealizowania w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Stąd tak duże znaczenie próżni. Ponadto zjawisko próżni stosuje się w procesach technologicznych polegających na podnoszeniu, utrzymaniu, obracaniu i transporcie części. Różne zastosowania wymagają także innego ciśnienia próżni. Dla przykładu, niska próżnia jest przydatna w procesie odgazowywania cieczy i pakowania. Próżnia średnia stosowana jest w procesie odgazowywania stali, suszenia tworzyw sztucznych, produkcji żarówek oraz liofilizacji produktów spożywczych. Wysoka próżnia to natomiast warunki odpowiednie do wytapiania lub wyżarzania metali oraz produkcji lamp elektronowych. Szczególne warunki, jakie daje próżnia bardzo wysoka, są niezbędne do rozpylania metali, metalizacji oraz topienia wiązką elektronów.
