Wat is vacuüm?

Door Theo Mulder

Een begrijpelijke vraag voor eenieder die dit niet weet en zich erover verwondert dat er een echte Nederlandse Vacuüm Vereniging bestaat. Een hele club van mensen, die zich dagelijks met vacuüm bezig houden om bepaalde resultaten te bereiken, die zónder vacuüm niet te bereiken zijn. Ook U, als lezer van dit stukje, maakt op dit moment gebruik van deze resultaten, misschien zonder dat u zich dat bewust bent.

Realiseert u zich dat de vele elektronische componenten in uw computer en ook het vlakke beeldscherm waarop de letters verschijnen, gemaakt zijn met behulp van vacuüm?

Eigenlijk leven wij op de bodem van een hele diepe oceaan van lucht. Nu is lucht samengesteld uit een grote hoeveelheid verschillende gassen, waarvan stikstof (bijna 80%) en zuurstof (ca. 20%) de belangrijkste zijn. Op de bodem van deze ‘oceaan’ is de luchtdruk één atmosfeer en daarmee hoger dan boven op een berg, daar is de lucht een stuk ijler (de luchtdruk is daar lager). Hoe hoger wij komen, des te ijler wordt de lucht en daarmee wordt ook het zuurstofaandeel steeds kleiner. We hebben dan moeite met ademhalen. Beklimmers van hoge bergen nemen vaak flessen met zuurstof mee.

Deze ‘ijle’ lucht is het begin van vacuüm. Zodra de luchtdruk lager wordt dan één atmosfeer, spreken we van vacuüm. Op aarde kunnen we het vacuüm op betrekkelijk eenvoudige wijze maken. In de vacuümtechniek maakt men gebruik van pompen, die de lucht uit zogenaamde vacuümkamers kan pompen. In die luchtledige ruimte kunnen processen plaatsvinden, die onder atmosferische druk volkomen ondenkbaar zijn.

Nu is ‘luchtledig’ een rekbaar begrip. Het aantal luchtmoleculen in een cm3 is zó groot, dat de techniek niet in staat is om alle moleculen uit een vacuümkamer te verwijderen. Dat is gelukkig ook niet noodzakelijk. Er zijn voldoende processen die bij een lage druk reeds goed verlopen. Het vacuüm wordt als volgt ingedeeld:

Benaming Druk in mbar Aantal moleculen per cm3
atmosfeer 1000 1019
laag- of grofvacuüm 1000 - 1 1019 - 1016
midden- of fijnvacuüm 1 - 10-3 1016 - 1013
hoogvacuüm 10-3 - 10-7 1013 - 109
ultra hoogvacuüm <10-7 <109

Een tweede belangrijk aspect is het volgende: moleculen bewegen met hoge snelheid en botsen voortdurend tegen elkaar, zeker bij een druk van één atmosfeer. Daar is de weg tussen twee botsingen ontzettend klein. Maar als er minder moleculen in een vacuümkamer zitten, dan wordt de afstand die de moleculen kunnen afleggen tussen twee botsingen steeds groter. Bij een druk van 10-3 mbar is deze afstand al 6,7 cm, bij een druk van 10-6 mbar is deze afstand 1000x zo groot: 67 m! Dit heet de vrije weglengte en dit aspect maakt vele processen mogelijk.

Lees verder >>