Os primeiros estudos do que chamamos de tecnologia do vácuo tiveram início no século I d.C., quando as primeiras bombas de vácuo capazes de atingir pequenas rarefações foram desenvolvidas, como por exemplo, as seringas de Heron e as bombas de água de Ctesibius. Segundo Stempiniak (2002), foi somente no século XVII com o uso mais intenso da experiência como auxiliar do raciocínio científico que dois problemas começaram a ser devidamente equacionados: a natureza do ar e a possibilidade de produzir ambientes com uma pequena quantidade de ar.
Para Longuini e Nardi (2002), as origens históricas sobre o conceito de pressão atmosférica, de maneira geral, estão intimamente ligadas ao estudo de hidráulica e do comportamento dos fluídos.
O desenvolvimento dos principais elementos da estática dos fluidos data da época dos gregos. Atribui-se, por exemplo a Ctesibius, no século III a.C., vários inventos, como órgãos hidráulicos e bombas aspirantes. Porém, anteriormente, no século IV a.C., Aristóteles já pensava em conceitos como o de vazio. Para ele, não se podia conceber na natureza um espaço vazio, ou seja, a natureza tem horror ao vácuo. Nesta época, as opiniões sobre a existência ou não do vazio estavam bastante divididas.
Platão (428 a.C -347 a.C), por exemplo, aceitava a possibilidade de um vazio artificial porém, só existiria na natureza, entre os pequeníssimos espaços das últimas partículas dos corpos. Considerava-se que, como não haveria vazio além da atmosfera, os espaços celestes estariam ocupados pelo “éter”, ou seja, uma espécie de ar mais rarefeito.
Sextus Empiricus, ao contrário de Aristóteles, defendia a existência do vácuo para que pudesse haver movimento. Apesar de toda a capacidade argumentativa de Aristóteles, outros filósofos continuaram a defender a existência do vazio. Um deles foi Lucrécio, que até mesmo apontou um modo de medi-lo, segundo o qual se dois corpos achatados e grandes estão em contato e são bruscamente separados, será impossível que o ar penetre instantaneamente até o ponto central das placas, portanto haverá pelo menos durante algum momento, um vácuo entre as placas. No entanto pesquisas sobre vácuo, podemos afirmar que tiveram início somente no século XVII, quando Galileu Galilei (1564-1642) observou que, qualquer que fosse o diâmetro do encanamento usado, uma bomba hidráulica, só conseguia elevar a água até 10 metros de altura. Em 1643, Evangelista Torricelli (1608-1647), que havia sido discípulo de Galileu descobre que a atmosfera, ao nível do mar, produz uma pressão equivalente à força exercida por uma coluna de 760 mm de altura de mercúrio.Na opinião de Torricelli, o espaço acima do mercúrio estaria em vazio absoluto, o que ficou conhecido como o vácuo de Torricelli. Hoje sabemos que o vácuo de Torricelli contém vapor de mercúrio, que apresenta pressão de vapor de 10-3 mbar a 180C. Destas experiências surgiram duas unidades equivalentes de medida de vácuo, que são empregadas até hoje, denominadas Torr,de Torricelli, e mmHg, proveniente de milímetros de mercúrio, conforme ilustra a Tabela 1.2.
Tabela 1.2 – Fatores de conversão para unidades de pressão, onde no Sistema Internacional de Unidades as unidades comumente utilizadas são o Pa e kPa.
Fonte:Trivelin e Bendassolli (2003).
Pascal e Perier,em 1648, mostraram que a pressão atmosférica varia com a altura. Este experimento mostrou, por sua vez, que a coluna de Torricelli podia ser utilizada como medidor de vácuo, o que ocorreu durante muito tempo, tendo este método de medida de pressão sobrevivido até hoje. De acordo com Gama (2002), a utilização do sistema Torritelliano também constituí a primeira bomba de vácuo, de um único movimento, e foi aperfeiçoada mais tarde, resultando na chamada bomba de Sprengel. É interessante percebermos que a experiência de Torricelli, com o seu barômetro foi uma das primeiras técnicas para produzir vácuo artificialmente. Nesse sentido vale destacar as experiências feitas muito antes de Torritelli, por Heron, em Alexandria, no século III a.C, quando, ao aquecer água em um recipiente, e, fechando- o, em seguida, produziu pressões inferiores à pressão atmosférica.
Atualmente este tipo de tecnologia do vácuo é utilizada para vedar embalagens de produtos como requeijão e molho de tomate, através da diferença de pressão criada entre o meio interno e externo das embalagens feitas de materiais rígidos. Gama relata que outro marco importante da tecnologia do vácuo foi o experimento realizado em 1640 por Otto Von Guericke na Alexandria, que levou ao desenvolvimento da primeira bomba mecânica de vácuo. Seus primeiros experimentos usaram uma bomba de água adaptada para esvaziar um barril contendo água. Dada a dificuldade desta tarefa, Von Guericke modificou a bomba para a retirada de ar do barril, mas a impossibilidade de vedação levou-o a utilizar hemisférios de cobre selados com tiras de couro, molhadas com uma mistura de cera de terebentina. Com isso, Von Guericke demonstrou a possibilidade de usar vácuo para exercer grandes forças, como espetacularmente demonstrado pelo seu famoso experimento dos hemisférios de Magdeburgo, em 1654, em que duas parelhas de oito cavalos não foram capazes de separar dois hemisférios de diâmetro de 119cm. Assim, Von Guericke aprimorou a
bomba mecânica de vácuo, otimizando a sua vedação,melhorando a válvula de saída,cujo esquema ainda hoje é utilizado, substituindo água por óleo, e diminuindo o espaço morto no corpo da bomba. Segundo Gama (2002) desenvolvimentos posteriores seguiram a trajetória de aperfeiçoar o esquema de Von Guericke, que se estendeu até o final do século XIX, seguido de um retorno ao conceito Torritelliano de bombas de pistão liquido de mercúrio, seguido do aparecimento das bombas mecânicas rotativas e de adaptações de bombas de jato de vapor, turbo moleculares e finalmente bombas baseadas em ionização, combinação química, adsorção e absorção criogênica. Atualmente existe um grande enfoque em modelagem matemática de sistemas de alto– vácuo e ultra alto-vácuo empregando o método de Monte Carlo. Por outro lado, quando consideramos a análise de sistemas de pré-vácuo, os programas computacionais da mecânica dos fluidos tem sido bastante utilizados, principalmente a fluidodinâmica computacional. No Brasil, dignos de nota são os estudos de fenômenos de transporte no escoamento de misturas de gases rarefeitos realizados por Sharipov e Kalempa (2005), solução de problemas de fenômenos de transporte pelo método de Monte Carlo, desenvolvidos por Kaviski e Cumin (2006) e as contribuições para análise, cálculo e modelagens de sistemas de vácuo feitas por Degasperi (2006).