Wie viel Vakuum kann man erzeugen?

Wie viel Vakuum kann man erzeugen? – Die Grenzen der Leere und ihre praktische Bedeutung

Vakuum, der nahezu materiefreie Raum, fasziniert und findet in unzähligen Anwendungen Verwendung, vom einfachen Saugnapf bis zu hochkomplexen Beschichtungsanlagen. Doch wie viel "Leerheit" lässt sich tatsächlich erzeugen und was bedeutet das in der Praxis?

Die Angabe "80 % Vakuum" kann leicht zu Missverständnissen führen. Sie bezieht sich nicht auf einen absoluten Leerraum, sondern auf den Grad der Druckreduzierung im Vergleich zum atmosphärischen Druck. Dieser beträgt auf Meereshöhe etwa 1013 mbar (Millibar). Ein Vakuumerzeuger, der 80 % Vakuum erreicht, senkt den Druck somit um 80 % von 1013 mbar, also um 810,4 mbar. Der resultierende Absolutdruck liegt demnach bei ca. 202,6 mbar. Oft wird dieser Wert vereinfacht als "-810 mbar" im Vergleich zum Atmosphärendruck angegeben.

In größeren Höhen ändert sich der Umgebungsdruck. Auf 2000 m Höhe beträgt er beispielsweise nur noch etwa 810 mbar. Ein 80 %-Vakuum bedeutet hier eine Reduktion um 648 mbar, was einen Absolutdruck von ca. 162 mbar ergibt (vereinfacht "-610 mbar" relativ zum Umgebungsdruck).

Die entscheidende Erkenntnis ist: Der Absolutdruck ist die relevante Größe, nicht der prozentuale Wert. Denn physikalische Effekte, die auf dem Vakuum basieren, wie beispielsweise die Haltekraft eines Saugnapfes, hängen direkt vom Absolutdruck ab. Eine Reduktion des Umgebungsdrucks in der Höhe führt daher auch zu einer proportionalen Abnahme der vom Vakuum generierten Kraft. Ein Saugnapf, der auf Meereshöhe eine bestimmte Last trägt, kann in 2000 m Höhe bei gleichem prozentualen Vakuum eine geringere Last halten.

Die Grenzen des technisch erzeugbaren Vakuums reichen von grobvakuum (einige hundert mbar) bis hin zu Hoch- und Ultrahochvakuum (unter 10⁻⁷ mbar). Welches Vakuumniveau erreicht werden kann, hängt von der verwendeten Technologie ab. Gängige Methoden sind Drehschieberpumpen, Turbomolekularpumpen, Kryopumpen und Ionengetterpumpen. Für höchste Ansprüche im Ultrahochvakuum-Bereich sind komplexe Systeme und spezielle Materialien notwendig, um Ausgasungen und Leckagen zu minimieren.

Die Frage "Wie viel Vakuum kann man erzeugen?" lässt sich also nicht pauschal beantworten. Sie hängt von der Anwendung und den technischen Möglichkeiten ab. Wichtig ist das Verständnis, dass der Absolutdruck die entscheidende Größe ist und die prozentuale Angabe immer im Kontext des Umgebungsdrucks betrachtet werden muss.