Segons la definició de la física, el concepte de "buit" implica l'absència de qualsevol substància i elements de la matèria en un espai determinat, en aquest cas es parla d'un buit absolut. S'observa un buit parcial quan la densitat de la substància en un lloc determinat de l'espai és baixa. Fem una ullada més de prop a aquest problema a l'article.
Buit i pressió
En la definició del concepte "buit absolut" estem parlant de la densitat de la matèria. Des de la física se sap que si es considera la matèria gasosa, aleshores la densitat de la substància és directament proporcional a la pressió. Al seu torn, quan es parla d'un buit parcial, s'entén que la densitat de les partícules de matèria en un espai determinat és menor que la de l'aire a pressió atmosfèrica normal. És per això que la qüestió del buit és una qüestió de pressió en el sistema en qüestió.
En física, la pressió absoluta és una quantitat igual a la relació de la força(mesurat en newtons (N)), que s'aplica perpendicularment a alguna superfície, a l'àrea d'aquesta superfície (mesurada en metres quadrats), és a dir, P=F / S, on P és pressió, F és força, S és la superfície. La unitat de pressió és pascal (Pa), per tant 1 [Pa]=1 [N]/ 1 [m2].
Buit parcial
S'ha establert experimentalment que a una temperatura de 20 °C a la superfície de la Terra al nivell del mar, la pressió atmosfèrica és de 101.325 Pa. Aquesta pressió s'anomena 1a atmosfera (atm.). Aproximadament, podem dir que la pressió és d'1 atm. és igual a 0,1 MPa. Responent a la pregunta de quantes atmosferes hi ha en 1 pascal, fem la proporció corresponent i obtenim que 1 Pa=10-5 atm. Un buit parcial correspon a qualsevol pressió a l'espai considerat que sigui inferior a 1 atm.
Si traduïm les xifres indicades del llenguatge de la pressió al llenguatge del nombre de partícules, llavors cal dir que a 1 atm. 1 m3 d'aire conté aproximadament 1025 molècules. Qualsevol disminució de la concentració anomenada de molècules condueix a la formació d'un buit parcial.
Mesura del buit
El dispositiu més comú per mesurar un petit buit és un baròmetre convencional, que només es pot utilitzar quan la pressió del gas és d'unes quantes desenes de per cent de la atmosfèrica.
Per mesurar valors de buit més alts, s'utilitza un circuit elèctric amb un pont de Wheatstone. La idea d'utilitzar és mesurarla resistència de l'element sensor, que depèn de la concentració circumdant de molècules del gas. Com més gran és aquesta concentració, més molècules incideixen en l'element sensor, i com més calor els transfereix, això comporta una disminució de la temperatura de l'element, que afecta la seva resistència elèctrica. Aquest dispositiu pot mesurar el buit amb pressions de 0,001 atm.
Antecedents històrics
És interessant assenyalar que el concepte de "buit absolut" va ser totalment rebutjat pels famosos filòsofs grecs antics, com Aristòtil. A més, l'existència de pressió atmosfèrica no es va conèixer fins a principis del segle XVII. Només amb l'arribada de la Nova Era, es van començar a fer experiments amb tubs plens d'aigua i mercuri, que van demostrar que l'atmosfera terrestre exerceix pressió sobre tots els cossos circumdants. En particular, el 1648, Blaise Pascal va poder mesurar la pressió mitjançant un baròmetre de mercuri a una altitud de 1000 metres sobre el nivell del mar. El valor mesurat va resultar ser molt més baix que al nivell del mar, per la qual cosa el científic va demostrar l'existència de pressió atmosfèrica.
El primer experiment que va demostrar clarament el poder de la pressió atmosfèrica i també va posar èmfasi en el concepte de buit es va dur a terme a Alemanya l'any 1654, ara conegut com l'Experiment de l'esfera de Magdeburg. El 1654, el físic alemany Otto von Guericke va poder connectar estretament dos hemisferis metàl·lics amb un diàmetre de només 30 cm, i després va bombejar aire fora de l'estructura resultant, creant aixíbuit parcial. La història explica que dos equips de 8 cavalls cadascun, que tiraven en direccions oposades, no van poder separar aquestes esferes.
Buit absolut: existeix?
En altres paraules, hi ha un lloc a l'espai que no conté cap matèria. Les tecnologies modernes permeten crear un buit de 10-10 Pa i encara menys, però aquesta pressió absoluta no vol dir que no quedin partícules de matèria al sistema en consideració.
Passegem ara a l'espai més buit de l'Univers: l'espai obert. Quina és la pressió en el buit de l'espai? La pressió a l'espai exterior al voltant de la Terra és de 10-8 Pa, a aquesta pressió hi ha uns 2 milions de molècules en un volum d'1 cm3. Si parlem d'espai intergalàctic, segons els científics, fins i tot en ell hi ha almenys 1 àtom en un volum d'1 cm3. A més, el nostre Univers està impregnat de radiació electromagnètica, els portadors de la qual són fotons. La radiació electromagnètica és l'energia que es pot convertir en la massa corresponent segons la famosa fórmula d'Einstein (E=mc2), és a dir, l'energia, juntament amb la matèria, és un estat de la matèria.. Això porta a la conclusió que no hi ha un buit absolut a l'Univers conegut per nos altres.
