Vacuometro di McLeod

Mentre la prima produzione del vuoto si fa risalire al famoso esperimento immaginato da Torricelli nel 1643 e realizzato da Viviani nel 1644, è meno certa la prima misura del vuoto, cioè la misura di una pressione inferiore a quella atmosferica.

L'invenzione della pompa pneumatica di Otto von Guericke (1650 circa) rese possibile la produzione del vuoto in volumi molto maggiori che non nel tubo torricelliano.

Robert Boyle modificò la pompa di von Guericke mostrando anche che il barometro può essere usato come "misuratore di vuoto".

Boyle riuscì a raggiungere la pressione di circa 0,25 pollici di mercurio.

La data di questo esperimento non è nota ma è comunque anteriore al 1660, allorché fu pubblicato da Boyle il suo libro sugli esperimenti di pneumatica. 

Il manometro a colonna di mercurio di Boyle, in forme più o meno raffinate, ed il manometro metallico, furono gli unici misuratori di vuoto per circa due secoli.

Nel 1874 McLeod costruì un vacuometro per misure di pressione che ancora oggi, opportunamente modificato, è in uso nell'intervallo tra 1 e 10^-6 torr.

La forma originaria del vacuometro di McLeod è riportata in figura:

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(a)   un tubo di connessione con la pompa a vuoto;

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(b)   un barometro a sifone;

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(c)    un globo di vetro di 48 ml di capacità con, al di sopra, un tubo (di volume) chiuso;

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(d)   un tubo per misurare la pressione;

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(e)   un tubo di vetro con derivazione laterale;

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(f)     un tubo verticale di 80 cm;

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(g)   una riserva di mercurio;

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(h)   un regolatore per controllare il flusso del mercurio.

Il tubo di volume ed il tubo (d) hanno lo stesso diametro per evitare errori di capillarità quando si esegue la differenza delle letture delle altezze della colonna di mercurio nei due tubi.
Nel caso presente lo strumento si compone di un globo di vetro H di 500 cm3 e di un riserva G di circa 750 cm3 di mercurio collegati con un tubo di gomma.

Con tale strumento si possono misurare pressioni tra 0,02mm e 10^-5mm di mercurio.

Per eseguire una misura di vuoto immaginiamo che la riserva si trovi nella posizione più bassa possibile e che nel vacuometro sia stata evacuata l'aria con una pompa collegata in R.

Si solleva in alto G in modo che il mercurio salga in A e B, interrompendo così la comunicazione tra H e B.

Il mercurio, penetrando in H e successivamente in k, comprime l'aria in essi contenuta.

Si regola la quota di G finché la colonna di mercurio in k si trova ad una certa altezza; contemporaneamente nel tubo C la colonna di mercurio sarà sollevata ad una determinata quota.

La differenza Δ tra le due altezza rappresenta, in millimetri di mercurio,la pressione del gas che si trova nella parte superiore del tubo k (trascurando la pressione, del resto modesta, che si esercita sulla colonna di mercurio in C).

Se il volume occupato dal gas nel tubo k è diminuito del fattore 1/N, la sua pressione, conformemente alla legge di Boyle e Mariotte, è aumentata del fattore N.

La pressione primitiva del gas sarà quindi, in mm di mercurio, Δh/N.

a lettura dell'altezza della colonna di mercurio Δh si esegue prendendo come livello di zero l'altezza del mercurio in k e misurando il dislivello de mercurio in C con la scala di legno M millimetrata.

Il fattore N si ricava utilizzando la scala su k.

Per esempio se il menisco cade sulla posizione 0.2, si ha N=500/0.2=2500; se cade su 0.1 si a N=500/0.1=5000.

Lo strumento è appoggiato ad una tavola verticale di legno posta sopra una larga vaschetta sempre di legno.

Piccolo vacuometro

primi del '900
E un piccolo vacuometro metallico, con scala da O a 76 cm di Hg (un'atmosfera) provvisto di due rubinetti e di un lungo tubo metallico con tappo di caucciù.
 

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Aggiornato il: 13-03-06