Talìa la surgenti di Vacanti (fìsica)

[[File:Old-barometers.jpg|thumb|right|Barometri di Huygens dû 1790.]]
'N [[fìsica]], u '''vacanti''' eni a mancanza di [[materia (fìsica)|materia]] 'n nu [[vulumi]] [[spazziu (fìsica)|spazziu]], mentri u '''vacanti parziali''' eni espressu 'n unitati di [[prissioni]].

== Discrizzioni ==
La [[unitati di misura]] nnô [[Sistema 'ntirnazziunali di unitati di misura]] dâ prissioni eni u [[pascal (unitati di misura)|pascal]] (accurzatu 'n '''Pa'''), menti alli voti veni misuratu puru 'n termini di [[torr]] o millìmitri di mercuriu ([[mmHg]]), usannu a scala [[barometru|barometrica]], oppuru 'n rapportu â [[prissioni attimusferica]] media usannu u [[bar (unitati di misura)|bar]]. U cuntrariu di vacanti, puru ca nun eni possibili aviri tali cuncettu, eni u '''chinu'''.

A cunnìzzioni di ''vacanti perfettu'' nun si poni aviri 'n laboratoriu e nun eni mai stati talìata 'n natura; si dici ca gran parti dû [[spazziu intergalatticu]] eni furmatu di vacanti ''quasi'' perfettu, cu nu nicu nummàru di [[mulecola|molecoli]] pî [[metru cubbu]]. Oltri a chistu, puru supponennu ca 'n na certa riggiuni dû spazziu fisicu nun ci fussìru molecoli, a prìsenza dî campi ([[campu gravitazziunali|gravitazziunali]], [[campu elettrumagneticu|elettrumagnetici]], ecc...) causassi comunque a mancanza di nu vacanti cumpretu 'n tali riggiuni dû spazziu.

U significatu di "vacanti" spissu nun rispecchia a stissa cunnìzzioni fisica riali a secunna dî l'ambuty 'n cui eni studiatu (pî esempiu [[termudinàmica]], [[meccanica quantistica]] o [[ncignirìa]]). 'N particulari, quanni si parra di "[[gradu di vacanti]]" (nto sensu di [[purositati]] e di "[[pompa a vuotu]]" u cuncettu di vacanti eni diffìrenti: ntô primu casu u vacanti eni na parti dû spazziu pertinenti ô solidu stissu, ma nun necessariamenti priva di materia (pî esempiu poni essìri jinchiuti da nu fluidu, comu l'[[aria]] o l'[[acqua]]), mentri ntô secunnu casu u vacanti cunsisti 'n nu limiti termudinamicu a cui n'avvicinammu ô diminuiri dâ prissioni. Quannu si parra di [[suttavuotu]] ci si rifìrisci a na prissioni cchìu bassi dî l'[[attimusfera]], ma non pî fozza nulla.

== Gradi di vacanti ==
Esistinu divìersi "gradi di vacanti", ciascunu usatu 'n diffìrenti applicazzioni pratichi. Pî aviri, tèniri e misurari ciascunu di chisti gradi, sunnu nicìssari 'n ginirali divìersi sistemi di pumpaggiu e matiriali pâ custruzzioni dî camiri da vacanti. Di secuitu sunnu arrìpurtati alcuni esempi:

* Vacanti vascìu (''Rough vacuum'', RV): {{M|1|e=5|-|Pa}} – {{M|1|e=2|-|Pa}}
* Vacanti mediu (''Medium vacuum'', MV): {{M|1|e=3|-|Pa}} – {{M|1|e=-1|-|Pa}}
* Vacanti avutu (''High vacuum'', HV): {{M|1|e=-1|-|Pa}} – {{M|1|e=-5|-|Pa}}
* Vacanti ultra avutu (''Ultra high vacuum'', UHV): {{M|1|e=-5|-|Pa}} – {{M|1|e=-9|-|Pa}}
* Vacanti assai avutu (''Extremely high vacuum'', EHV): < {{M|1|e=-9|-|Pa}}

Di secuitu sunnu arrìpurtati alcuni esempi pratici dî divìersi rigimi di vacanti:

* [[Prissioni attimusferica]]: {{M|1,01325|e=5|-|Pa}}
* [[Aspirapruvulazzu]]: {{M|0,8|e=5|-|Pa}}
* [[Pompa da vacanti]] mìccanica = {{M|1|e=2|-|Pa}} – {{M|1|e=-4|-|Pa}}
* [[Attimusfera]] tirrestri esterna = {{M|1,3|e=-4|-|Pa}}
* Prissioni attimusferica ncapu a [[Luna]] = {{M|1,3|e=-6|-|Pa}}
* [[Mezzu interstiddari]] = {{M|1,3|e=-8|-|Pa}}
* [[Camera MBE]] [[Pumpa criugenica|Criupumpa]]ta = {{M|1,33|e=-7|-|Pa}} – {{M|1,3|e=-9|-|Pa}}

== Crìari u vacanti ==
[[File:Kolbenluftpumpe hg.jpg|thumb|left|Na pumpa a vacanti.]]
Quannu si crìa nu vacanti parziali, a materia prisenti ntô vulumi ca eni evacuata, scurri 'n modu diffìrenti a diffìrenti prissioni, 'n basi ê liggi dâ [[fluidudinamica]]. Inizialmenti poni essìri usata na [[pompa a vuotu]] primaria pì livari u matiriali, picchì i mulecoli nteragiscinu l'una cu l'avutra e spincinu chiddi ca si trovanu a iddi vicini 'n chiddu ca eni chiamatu flussu viscusu.
Quannu a distanza tra li mulecoli aumenta, i mulecoli nteragiscinu cchìu cu li pariti dû ricipienti ca cun l'avutri muleculi, e lu pumpaggiu tradizziunali (cu pumpi primarii) nun eni cchìu efficaci.
'N chistu stadiu, u sistema eni trasutu 'n nu statu chiamatu flussu muleculari, dunni a [[vilucitati]] di ogni mulecula eni praticamenti casuali. I suluzzioni pî livari u gasi rimanti cumprennìnu:

* Cunvertìri i muleculi di gas nnâ loru fasi solida tramiti cungelamentu ([[Pumpa criugenica|criupumpa]]).
* Cunvertirli ô statu solidu cancìannuli elettricamenti cu avutri matiriali, ([[pompa ionica]]).
* Usari n'avutra pumpa specializzata. Pî esempiu [[pumpa turbumuleculari|pumpi turbumuleculari]] o [[pumpa a diffusioni|pumpi a diffusioni]].

A prissioni assai vasci, si verifica ntô tempu u fenomenu dû rilasciu di gas (degasaggiu) da parti dû rìcipienti a vuotu. Esistìnu inoltri avutri fenomeni ca cuntrastanu a diminuzzioni dâ prissioni facennu trasiri novi muleculi ntô ricipienti da vuotu, tra chisti ci sunnu i micruperditi, a permeazzioni, la ntroduzzioni di gas di prucessu e â scarsa conduttanza.
Puru se si genìra nu vacanti assai spintu 'n nu cuntinituri sigillatu ermeticamenti, nun c'eni garanzia ca la vascia prissioni si possa cunsirvari ntô tempu, se nun si cunsìdiranu chisti fenomini. U rilasciu di gas eni cchìu avutu ad avuti timpiraturi; e puru i matiriali ca a prima vista nun parinu assurbenti, libberanu gas.
U [[vapuri]] eni nu cumpunenti primariu dû gas libbìratu, puru 'n ricipienti di [[mitallu]] duru comu l'[[azzari inossidabbili]] o u [[titaniu. U rilasciu di gas poni essìri arrìduttu cu l'[[essiccazioni]] prima di fari u vacanti.

I ricipenti arrìvistiti cu matiriali avutamenti gas-permeabbili comu u [[Palladiu (elementu)|palladiu]], ca eni comu na spùonza ca teni l'[[idrògginu]], crìanu mpurtanti prubblemi di rilasciu di gas. Pî chisti mutivi spìssu pî crìari mpianti da vacanti si usanu particulari [[matiriali da vacanti]], studiati 'n modu da arrìdurri u cchìu possibbili i fenomini ca fannu aumintari a prissioni nâ cammìra dû vacanti.
Pì aviri u cacanti assai spintu, i ricìpienti vennu riscaldati a quarchi cintinagghiu di [[gradi cintigradi]] 'n modu da anticipari u rilasciu dû gas. I gas libbìrati da lu recipienti vennu livati cu putenti pumpi, pì fari si ca a maggiuri parti dî muleculi di gas ponnu essìri livati, doppu chista opirazzioni a [[timpiratura]] veni arrìeri abbassata. U prucessu pì allibbìrari u gas nun putissi esseri accussì efficaci si fussi fattu a timpiraturi vasci.
I [[prissioni]] cchìu vasci ca si ponnu avìri attualmenti 'n laboratoriu sunnu di circa 10<sup>−13</sup> Pa.

== U vacanti quantisticu ==
{{vidipuru1|Effettu Casimir|Enirgìa dû vacanti|Enirgìa di puntu zeru|Favusu vacanti|Mari di Dirac}}
A [[tiuria quantistica dî campi]] ci dici ca mancu nu vacanti ideali, cu na prissioni misurata zeru, eni veramenti vacanti. Infatti, ntô vacanti sunnu prìsenti [[fluttuazzioni quantistica|fluttuazzioni quantu-meccaniche]] ca lu fannu ribulliri di coppie di [[particedda virtuali|particeddi virtuali]] ca nascìnu e si distruggìnu di 'n cuntinuazzioni. Chistu fenominu quantisticu putissi essìri responsabbili dû valuri talìatu dâ [[custanti cosmuloggìca]].

Secunnu u [[principiu di ndterminazzioni di Heisenberg]], enirgìa e tempu, ô pari di avutri [[grannizza fìsica|grannizzi]] comu [[posizzioni]] e [[vilucitati]], nun ponnu essìri misurati cu na sicurizza nfinita. Se u spazziu vacanti nun avissi alcuna forma di enirgìa, na particedda putissi aviri vilucitati ed enirgìa nulli, cu nu sbagghìu uguali a zeru ca violirebbi u principiu di [[Werner Heisenberg|Heisenberg]]: ciò porta a concludiri pî l'esistenza di [[fluttuazzioni quantistica|fluttuazzioni quantistichi]] ntô spazziu vacanti, cha genìranu na quantita minima di ndeterminazzioni. U vacanti eni quindi pinsatu comu nu equilibriu dinamicu di particeddi di materia e di antimateria 'n cuntinua criazzioni e annichilazzioni.

I particeddi virtuali dû vacanti quantisticu, caratterizzatu dâ l'abituali [[dualismu unna corpuscolu|binomiu unna-particedda]] dâ [[Miccànica statìstica]], 'n nu spazziu nfinitamenti loncu hannu [[lunchizza d'unna]] qualsiasi. Ô cuntrariu, 'n nu spazziu limitatu, pî esempiu tra dui pareti, esisterannu sulu particeddi cu lunchizzi d'unna ca sunnu suttamultipli nteri dâ distanza tra li pareti stissi, cu na enirgìa nfiriuri di chidda di fora. Si poni perciò misurari na forza-prissioni ca tenni ad avvicinari i pariti ([[effettu Casimir]]).
I particeddi sunnu ditti virtuali picchì normalmenti nun pruducinu effetti fisici; 'n nu spazziu limitatu, però, ci sunnu grannizzi misurabbili.

N'avutru mutivu pì l'[[enirgìa dû vacanti]] eni ca i pariti dâ cammìra vacanti emetti luci 'n forma di [[corpu nivuru|radiazziuni dû corpu nivuru]]: luci visibili, se sunnu â timpiratura di migghìaia di gradi, mentri luci infrarussa se cchìu friddi. Chista "zuppa" di [[futuni]] sarò 'n [[equilibriu termudinamicu]] cu li pariti, e si poni diri di consicuenza ca û vacanti avi na particulari timpiratura.

== Li spirimènti ==
[[File:Magedurger Halbkugeln Luftpumpe Deutsches Museum.jpg|thumb|right|Li emisferi e la pumpa a vacanti usati duranti û spirimèntu di Magdeburgu.]]
Versu u [[165']], u [[fisicu]] [[girmania|tidescu]] [[Otto von Guericke]] nvintò â sô famusa pumpa da vacanti, cuminciannu a stupìri l'[[Europa]] cu li sô spirimènti pubbrici: famusa l'esperienza dî li [[emisferi di Magdeburgu]] ([[1654]]), dunni dui parigghi di cavaddi nun arrìniscivanu a siparari dui emisferi di mitallu accustati dunni dintra era statu fattu u vacanti.
'N nu avutru spirimèntu, cunnuttu ntô stissu annu, vinti cristiani nun arrìniscevanu a tenìri nu pistuni ca si ritirava se cullìgatu a na cammìra 'n cui era statu fattu u vacanti: si tratta dû primu esempiu di muturi a cilindro e pistuni.

U fisicu [[irlanda|irlandisi]] [[Robert Boyle]] migghìurò a màchina da vacanti di von Guericke e fici novi spirimènti, ca discrissi 'n nu scrittu dû [[1660]]. Quarchi annu cchìu tardu Boyle determinò pî via spirimintali a [[Liggi di Boyle|liggi dî gas]] ca porta u sô nomu e ca stabilisci a proporzionalitati cuntraria tra vulumi e prissioni di nu gas pî trasformazzioni isuterme. Pî lu sviluppu dâ pumpa da vacanti travagghiarunu puru da li fisici [[Christiaan Huygens]] e [[Robert Hooke]].
'N chiddi anni cuntinuarunu puru li osservazzioni ncapu i variazzioni di prissioni attimusferica: ntô 1660 von Guericke talìava i fluttuazzioni ntô sô granni [[barometru]] ad acqua e na mpruvvisa caruta permisi di prìvidiri 'n anticipu l'arrivu di na timpesta.

Ntô [[1686]] [[astrònumu]] [[nglaterra|ngrisi]] [[Edmond Halley]] arrìnisciu a formulari na formula credibbili pî la determinazzioni dî l'[[altitùddini]] 'n basi â variazzioni di prissioni, mentri ntô [[1680]] Huygens cunsigghiò di sfruttari u vacanti pî ricavari enirgìa dâ [[prissioni attimusferica]]. [[Denis Papin]], cha lu avia assistutu nnâ li spirimènti, ntô [[1687]] eni u primu a rializzari na màchina ca sfrutta u [[vapuri]] pì moviri nu [[pistuni]]. Nti [[1705]] u fisicu ngrisi [[Francis Hawksbee]] rafforza a scuperta di von Guericke ca u sonu nun si allarga ntô vacanti e 'n secuitu, ntô [[1709]], custruisci a prima pompa da vacanti a dui cilindri.
Ntô [[1783]] u fisicu [[Svizzira|svizziru]] [[Daniel Bernoulli]] pubbrica nu mpurtanti trattatu di [[idrudinamica]], ntô quali tra l'avutru avanza puru funnàmintali ipotisi ca sarannu arrìpigghiati ntô [[XIX seculu]] nnà accussìditta [[tiuria cinetica dî gas]].

=== Etati cuntempuranea ===
U sviluppu dî scienzi fisichi purtò â difinizzioni rigurusa dî liggi dî gas, e a necessitati di apparecchiaturi pâ pruduzzioni ([[pumpa da vacanti|pumpi da vacanti]]) e a misura ([[Vacuometru|vacuometri]]) dû vacanti retti nu forti mpulsu â ricerca tecnica. Versu a mitati dî l'ottucentu a trasuta di novi tipi di pumpi detti a pussibilitati di aviri avuti vacanti e di studiari, pî esempiu, i fenomini di [[ionizzazioni]] dî gas 'n cunnìzzioni di estrema rarefazzioni.
U studiu dî [[raggi catodici]], prudutti nnê tubbi da vacanti, accùnsintì di appuiari i basi pâ determinazzioni dû rapportu tra massa e carica dî l'[[elettrùni]], mentri nnê stissi anni vinni prisintata a [[tiuria cinetica dî gas]].

Nê primi anni dû [[XX seculu]] vennu sviluppati divìersi tipi di vacuometru, ca accunsentinu di misurari prissioni finu a a 10<sup>−1</sup> Pa, mentri ntô [[1909]] veni custruitu u primu vacuometru a ionizzazzioni, ca arriva a misurari finu a 10<sup>−6</sup> Pa.
Dopu a [[secunnu guerra munniali]] foru appurtati avutri migghioramenti a li vacuometri a ionizzazzioni, ed eni ura possibbili misurari vacanti estremi, puru supiriuri a 10<sup>−12</sup> Pa.

I spincìuti principali pû migghioramentu dî tecnologii dû vacanti vennu dâ ndustria e dâ ricerca, l'applicazziuni pratichi sunnu assai e nnê divìersi campi: si sfrutta u vacanti 'n [[tubbu a raggi catodici|tubbi a raggi catodici]], [[Làmpara|làmparini]], [[acciliraturi di particeddi]], [[ndustria metallurgia]], [[ndustria alimentari]], [[ndustria aerospazziali]], mpianti pâ [[fusioni nucliari]] cuntrullata, [[microelettronica]], scienza dî supirfici, ecc.

== Talìa puru ==
* [[Aspirazzioni (muturi)|Aspirazzioni]]
* [[Barometru]]
* [[Effettu Casimir]]
* [[Horror vacui]]
* [[Meccanica quantistica]]
* [[Pumpa a vacanti]]
* [[Prissioni]]
* [[Vacanti (filusufìa)]]
* [[Emisferi di Magdeburgu]]

== Lijamenti di fora ==
* {{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}}
* {{cita web|http://scitation.aip.org/jvsta/|Journal of Vacuum Science and Technology A|lingua=en}}
* {{cita web|http://scitation.aip.org/jvstb/|Journal of Vacuum Science and Technology B|lingua=en}}
* {{cita web|http://www.avs.org/|American Vacuum Society|lingua=en}}

[[Catigurìa:Vacanti]]
[[Catigurìa:Termudinamica]]
[[Catigurìa:Meccanica classica]]