Pressione
Come controlliamo la pressione?
Spesso vogliamo controllare le pressioni, rendendole superiori o inferiori alla pressione atmosferica. Per esempio, nell’industria chimica, molte reazioni sono eseguite ad alte pressioni. In laboratorio, potremmo usare la bassa pressione per tirare un liquido attraverso un filtro o far evaporare un solvente. Possiamo anche usare tecniche di vuoto per fare chimica “senza aria”, se vogliamo studiare molecole che reagiscono con acqua o aria, rimuovendo tutta l’aria dai nostri contenitori prima di aggiungere le sostanze chimiche. Molti strumenti importanti usati in fisica e in chimica, come i microscopi elettronici, funzionano solo sotto vuoto.
Per fare il vuoto, di solito usiamo una pompa per rimuovere l’aria. Non possiamo fare un vuoto perfetto che non abbia molecole di gas, ma possiamo ridurre il numero di molecole a livelli piuttosto bassi. Per ottenere il vuoto ultra alto, o anche solo il vuoto alto, potremmo usare 2 o più tipi diversi di pompe. Alcune pompe funzionano espandendo ripetutamente un volume, in modo che il gas si espanda nello spazio più grande, poi si separa dalla zona che viene evacuata. (Vedere alcune immagini su Wikipedia.) Oppure potremmo assorbire le molecole di gas su una superficie per rimuoverle dallo spazio evacuato. I normali aspiratori usati nelle case potrebbero essere a 0,2 atm, mentre il vuoto ultra alto in un laboratorio potrebbe essere di 100 nPa.
Per fare pressioni molto elevate, gli scienziati a volte usano incudini di diamante. Per esempio, i geochimici che studiano come si formano le rocce potrebbero mettere un po’ d’acqua e di polvere minerale tra le punte di due piccoli diamanti appuntiti (proprio come si potrebbe vedere in un anello di fidanzamento). Poi spingono i diamanti insieme, e la forza si concentra solo sulle piccole punte dei diamanti, quindi la pressione è enorme, come 3 milioni di atm. E poiché i diamanti sono trasparenti, gli scienziati possono guardare cosa succede proprio attraverso il diamante!
Figura 3: Sezione di una cella a incudine di diamante. Sono incluse le seguenti cose: I due diamanti in mezzo ai quali si crea la pressione. Il campione. Un rubino che di solito è usato come indicatore di pressione. La guarnizione che sigilla la camera del campione L’involucro con le viti. Il serraggio delle viti avvicina l’involucro e il diamante e crea pressione. La piastra di supporto che tiene il diamante in posizione. I raggi elettromagnetici che passano attraverso la camera del campione per permettere le misurazioni. (CC-SA-BY-3.0; Tobias1984)