Pressão
Como controlamos a pressão?
Muitas vezes queremos controlar as pressões, tornando-as mais altas ou mais baixas do que a pressão atmosférica. Por exemplo, na indústria química, muitas reacções são executadas a pressões elevadas. No laboratório, podemos utilizar baixa pressão para puxar um líquido através de um filtro ou evaporar um solvente. Também podemos utilizar técnicas de vácuo para fazer química “sem ar”, se quisermos estudar moléculas que reagem com água ou ar, removendo todo o ar dos nossos recipientes antes de adicionar as substâncias químicas. Muitos instrumentos importantes utilizados em física e química, como microscópios electrónicos, só funcionam sob vácuo.
Para fazer um vácuo, normalmente utilizamos uma bomba para remover o ar. Não podemos fazer um vácuo perfeito que não tenha quaisquer moléculas de gás, mas podemos reduzir o número de moléculas a níveis bastante baixos. Para obter um vácuo ultra-alto, ou mesmo apenas alto vácuo, podemos utilizar 2 ou mais tipos diferentes de bombas. Algumas bombas funcionam expandindo repetidamente um volume, para que o gás se expanda para o espaço maior e depois se separe da área que está a ser evacuada. (Ver algumas imagens na Wikipedia.) Ou podemos absorver as moléculas de gás numa superfície para lhes retirar o espaço que está a ser evacuado. Os aspiradores normais utilizados em casas podem estar a 0,2 atm, enquanto que o vácuo ultra elevado num laboratório pode ser de 100 nPa.
Para fazer pressões muito elevadas, os cientistas usam por vezes bigornas de diamante. Por exemplo, geoquímicos que estudam como as rochas se formam podem colocar um pouco de água e pó mineral entre as pontas de dois diamantes pequenos e pontiagudos (tal como se pode ver num anel de noivado). Depois empurram os diamantes juntos, e a força concentra-se apenas nas pontas minúsculas dos diamantes, pelo que a pressão é enorme, como 3 milhões de atm. E porque os diamantes são claros, os cientistas podem observar o que acontece através do diamante!
Figure 3: Secção transversal de uma célula de bigorna de diamante. Estão incluídos os seguintes elementos: Os dois diamantes no meio dos quais a pressão é criada. A amostra. Uma Rubi que é normalmente utilizada como indicador de pressão. A junta que sela a câmara da amostra O invólucro com os parafusos. O aperto dos parafusos aproxima os invólucros e o diamante e aumenta a pressão. A placa de suporte que mantém o diamante no seu lugar. Os raios electromagnéticos que passam através da câmara da amostra para permitir medições. (CC-SA-BY-3.0; Tobias1984)