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Herstellung, Eigenschaften und Auswirkungen


Herstellung von Vakuum


Auf der Erde kann man ein Vakuum herstellen, indem man einen abgeschlossenen Hohlraum, den Rezipienten, vom darin enthaltenen Gas mittels geeigneter Vakuumpumpen befreit. Das einfachste Gerät ist die Wasserstrahlpumpe; sie erzeugt ein Grobvakuum, das dem Wasserdampfdruck bei der jeweils herrschenden Wassertemperatur entspricht (z. B. 23 hPa bzw. mbar bei 20 °C).

Physikalische, chemische und thermodynamische Eigenschaften


Licht, Teilchen, Festkörper, elektrische, magnetische und Gravitationsfelder breiten sich im Vakuum aus; dagegen benötigen Schallwellen ein materielles Medium und können sich daher im Vakuum nicht ausbreiten. Wärmestrahlung kann sich als elektromagnetische Welle auch im Vakuum fortpflanzen. Dagegen führt die Absenkung des Drucks zur Verminderung der materiegebundenen Wärmeübertragung (Konduktion und Konvektion).

Die Verringerung von Wärmeströmung (Konvektion) und Wärmeleitung (Konduktion) findet Anwendung in Thermoskannen, Dewar-Gefäßen und zur Wärmeisolation von Tanks für Flüssiggas (Sauerstoff, Argon, Stickstoff, Helium).

Die hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit von Hochvakuum wird in Vakuumkondensatoren der Hochleistungselektronik und dem Hochspannungsteil von evakuierten Röntgenröhren genutzt. Allerdings sinkt zunächst bei Absenkung des Drucks ausgehend vom Normalluftdruck die Durchschlagsfestigkeit. Das Minimum der Durchschlagsfestigkeit in Luft wird bei einem Druck von 1 mbar erreicht, wo sie nur noch ca. 0,3 kV/cm beträgt (bei 1 bar: 20-40 kV/cm). Wird der Druck weiter in Richtung Hochvakuum abgesenkt, vergrößert sich die Durchschlagsfestigkeit wieder exponentiell. Auch bei Vakuum-Leistungsschaltern wird dies ausgenutzt.

Für Hochspannunganwendungen ist es neben einem guten Vakuum erforderlich, alle Kanten rund zu gestalten, um Feldemission zu vermeiden.

Biologische Auswirkungen


Das Vakuum ist kein Lebensraum, da Lebewesen auf Materie zu ihrem Stoffwechsel angewiesen sind. Allerdings können viele Lebewesen (Bakteriensporen, Pflanzensamen und -sporen) einen gewissen Zeitraum im Vakuum überleben.

Höhere Lebewesen können im Vakuum nicht überleben, da die Flüssigkeit in den Körperzellen (auch das Blut) aufgrund der Absenkung des Siedepunktes zu sieden beginnt. Das führt, selbst wenn sie nicht zerplatzen, zu Embolien und zum Tod, siehe Dekompressionserkrankung.


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