Presión
¿Cómo controlamos la presión?
A menudo queremos controlar las presiones, haciéndolas mayores o menores que la presión atmosférica. Por ejemplo, en la industria química, muchas reacciones se realizan a altas presiones. En el laboratorio, podemos utilizar presiones bajas para hacer pasar un líquido por un filtro o para evaporar un disolvente. También podemos utilizar técnicas de vacío para hacer química «sin aire», si queremos estudiar moléculas que reaccionan con agua o aire, eliminando todo el aire de nuestros recipientes antes de añadir los productos químicos. Muchos instrumentos importantes utilizados en física y química, como los microscopios electrónicos, sólo funcionan al vacío.
Para hacer el vacío, solemos utilizar una bomba para eliminar el aire. No podemos hacer un vacío perfecto que no tenga moléculas de gas, pero podemos reducir el número de moléculas a niveles bastante bajos. Para conseguir un vacío ultra alto, o incluso sólo un vacío alto, podemos utilizar dos o más tipos diferentes de bombas. Algunas bombas funcionan expandiendo repetidamente un volumen, de modo que el gas se expande en el espacio más grande, y luego se separa del área que se está evacuando. (Ver algunas imágenes en Wikipedia.) O podríamos absorber las moléculas de gas en una superficie para eliminarlas del espacio que se está evacuando. Los aspiradores normales que se utilizan en los hogares podrían estar a 0,2 atm, mientras que el vacío ultra alto en un laboratorio podría ser de 100 nPa.
Para hacer presiones muy altas, los científicos a veces utilizan yunques de diamante. Por ejemplo, los geoquímicos que estudian cómo se forman las rocas pueden poner un poco de agua y polvo mineral entre las puntas de dos pequeños diamantes puntiagudos (como los que se ven en un anillo de compromiso). Luego empujan los diamantes entre sí, y la fuerza se concentra sólo en las pequeñas puntas de los diamantes, por lo que la presión es enorme, como 3 millones de atm. Y como los diamantes son transparentes, ¡los científicos pueden ver lo que ocurre a través del diamante!
Figura 3: Sección transversal de una célula de yunque de diamante. Se incluyen las siguientes cosas: Los dos diamantes entre los que se crea la presión. La muestra. Un rubí que suele utilizarse como indicador de presión. La junta que sella la cámara de la muestra La carcasa con los tornillos. Al apretar los tornillos, la carcasa y el diamante se acercan y crean presión. La placa de apoyo que mantiene el diamante en su lugar. Los rayos electromagnéticos que atraviesan la cámara de muestras para permitir las mediciones. (CC-SA-BY-3.0; Tobias1984)