Sicherlich ist jedem das Konzept des Vakuums begegnet, auch wenn nicht jeder dieses Konzept versteht. Es ist wichtig zu wissen, dass Vakuum kein Begriff ist, der im Alltag und in industriellen Anwendungen nutzlos ist. Wer mit Kompressoren und Druckluft arbeitet, begegnet dem Begriff Vakuum täglich. Wir erklären, was Vakuum ist und wie es in pneumatischen Systemen eingesetzt wird.
Grundlegende Informationen zum Thema Vakuum
Das Wort Vakuum, vom englischen Wort „vacuum“, kommt ursprünglich vom lateinischen Wort „vacua“. Es bedeutet genau „leer“, also kann Vakuum in einfachen Worten als ein Zustand absoluter Leere ohne jegliche Substanzen definiert werden. Aber ist es möglich? Ist es möglich, in der Natur einen Vakuumzustand ohne Teilchen zu finden? Ein unter Naturforschern und Biologen sehr beliebtes Sprichwort besagt, dass die Natur ein Vakuum verabscheut. Dies liegt tatsächlich daran, dass es in der natürlichen Umgebung das Phänomen des völlig leeren Raums und des perfekten Vakuums nicht gibt. Was ist dann ein Vakuum? Ein Vakuum ist ein Raum, in dem ein Teil der Luft und anderer Gase aus seinem festgelegten Volumen entfernt wurde. Mit anderen Worten: Ein Vakuum ist ein Raum, in dem sich deutlich weniger Gasteilchen, Atome und Moleküle befinden als in der uns umgebenden Atmosphäre. Allerdings wird Vakuum in der Fachsprache etwas anders verstanden, und genau das interessiert uns im Zusammenhang mit Kompressoren und Druckluft. In diesem Fall wird der Zustand hoher Verdünnung des Gases als Vakuum bezeichnet. Das bedeutet, dass das Gas im Vakuum einen Druck erreicht, der deutlich unter dem Atmosphärendruck liegt
Wie misst man Vakuum?
Um Vakuum messen zu können, muss zunächst die Frage beantwortet werden: In welchen Einheiten wird der Wert des Atmosphärendrucks angegeben? Der atmosphärische Druck in Bar wird nach einem ähnlichen Prinzip wie der Wert des Druckluftdrucks angegeben. Ein weiteres problematisches Problem kann die Vakuummessung selbst sein. Es lohnt sich, auf die Grundprinzipien der Chemie hinzuweisen, nach denen Moleküle, insbesondere Gasmoleküle, in ständiger Bewegung sind. Dadurch wiederum treffen diese Partikel auf die Wände des Tanks, in dem sie sich befinden, und üben Druck auf dessen Oberfläche aus. Auf dieser Grundlage wird die Druckkraft pro Tankoberflächeneinheit, also der Druck, gemessen. Die Messergebnisse können in absoluten Einheiten ausgedrückt oder mit dem Atmosphärendruck verglichen werden. Das gleiche Prinzip gilt auch für im Vakuum schwebende Gasmoleküle.
Wie bereits erwähnt, können je nach Bezugspunkt unterschiedliche Methoden zur Druckmessung im Vakuum eingesetzt werden. So können wir relativen und absoluten Druck ermitteln. Der Druck kann relativ zum Vakuum bestimmt werden und das Vakuum stellt den 0-Punkt dar. Es handelt sich hier um den absoluten Druck, auch Absolutdruck genannt. Sie können den Druck auch relativ zum Umgebungsdruck messen. Dann wiederum spricht man vom Relativdruck, der zwischen Überdruck über Atmosphärendruck und Unterdruck unter Atmosphärendruck unterscheidet. In technischen Anwendungen werden am häufigsten Messungen relativ zum Atmosphärendruck verwendet. Bei der Umrechnung kann jedoch ein Online-Atmosphärendruckrechner sehr hilfreich sein.
Anwendung von Vakuum
Wozu kann ein Zustand völliger Leere, also ein Vakuum, nützlich sein? Es stellt sich heraus, dass Vakuum in der modernen Technologie und Industrie eine wichtige Rolle spielt. Vakuum wird am häufigsten im Halbleiterproduktionsprozess und in der Massenspektroskopie eingesetzt. Diese Zyklen können unter atmosphärischen Druckbedingungen nicht abgeschlossen werden. Daher die Bedeutung des Vakuums. Darüber hinaus wird das Vakuumphänomen in technologischen Prozessen genutzt, bei denen es um das Heben, Halten, Drehen und Transportieren von Teilen geht. Unterschiedliche Anwendungen erfordern auch unterschiedliche Vakuumdrücke. Ein niedriges Vakuum eignet sich beispielsweise zum Entgasen und Verpacken von Flüssigkeiten. Mittleres Vakuum wird beim Entgasen von Stahl, beim Trocknen von Kunststoffen, bei der Herstellung von Glühbirnen und beim Gefriertrocknen von Lebensmitteln eingesetzt. Hochvakuum bietet geeignete Bedingungen zum Schmelzen oder Glühen von Metallen und zur Herstellung von Elektronenröhren. Die besonderen Bedingungen des Hochvakuums sind für das Sputtern, Metallisieren und Elektronenstrahlschmelzen von Metallen erforderlich.
