Barómetros FÍS.

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Física

Un b. es un manómetro absoluto (v. PRESIÓN) destinado a la medida de la presión atmosférica, o sea, de la presión en un punto de la atmósfera libre. Existen varios tipos de b., pudiendo clasificarse en dos grandes grupos: de mercurio y metálicos.

Barómetros de mercurio. a) De cubeta. Está esquematizado en la fig. 1. La presión atmosférica queda equilibrada por la presión hidrostática p que ejerce la columna de mercurio contenida en el tubo barométrico que inmerge en el de la cubeta inferior, cuya superficie libre sirve de referencia para determinar, mediante una escala vertical adosada al tubo, la altura h de la columna de mercurio. Se tiene p=mgh siendo m la masa específica del mercurio puro (m=13,596 a 0° C).

b) De sifón. Es análogo al anterior, pero el tubo está doblado en U inferiormente y el nivel del mercurio en la rama corta abierta sirve de referencia para medir el desnivel h entre el mismo y el de la rama larga cerrada superiormente (fig. 2); el cero de la escala está entre ambos niveles de modo que

h=h’+h".

c) De Fortin (fig. 3). En 61 la cubeta tiene su fondo, constituido por un disco de gamuza, móvil mediante un tornillo, a fin de conseguir que el nivel del mercurio en la cubeta sea invariable, haciéndolo coincidir, al hacer la lectura, con una punta de marfil I, coincidente, a su vez, con el cero de la escala.

d) De Tonnelot o de escala compensada. Se llama así porque las divisiones de esta última no son exactamente milímetros, sino unas divisiones tales que el desnivel barométrico venga expresado directamente en milímetros sin necesidad de haber el enrase previo en la cubeta. Ello se consigue haciendo, por construcción, que la sección de esta última sea 100 veces mayor que la del tubo, con lo que si el mercurio desciende 1 cm. en la columna barométrica, la elevación del nivel en la cubeta será de sólo 0,1 mm. Resulta, pues, que las divisiones de la escala son más cortas (en un 1%) que las divisiones milimétricas de una escala ordinaria. Desde luego, sus fracciones se determinan mediante el correspondiente nonius anexo al enrase del menisco.

e) Normal o de precisión. En los b. de este tipo, para corregir el pequeño error debido a la depresión capilar del menisco de mercurio en el tubo cerrado A (fig. 4), a la sección interior del mismo así como a la de la cubeta B se les da un diámetro interior de unos 20 mm. por lo menos; esta última (que tiene forma de U) permite efectuar la lectura del desnivel h entre meniscos de mercurio del mismo diámetro en la misma vertical y, por tanto, si el mercurio en B está bien limpio, el pequeñísimo efecto capilar todavía existente en A y B será igual en ambos meniscos y no podrá influir en el valor de h, de modo que el b. normal es uno de sifón, perfeccionado. Se demuestra que la presión barométrica p, teniendo en cuenta todas las correcciones, viene expresada por la fórmula siguiente:

11~0

p=13,596g,,h 1+X8.(10,002648cos2(p) 309109

1H 200 )

expresando h en cm., g,, en cm/segz aceleración normal de la gravedad, p en barias=dinas/cmz y H en m. siendo H la altura a que está situado el b. sobre el nivel del mar. Reduciendo:

p=13,596gnh,

siendo

h,=h 1X0 (10,002648cos 2cp) 1+X0

309109 1H 200

h. es la altura barométrica corregida para la temperatura y gravedad; a el coeficiente de dilatación cúbica del mercurio; X el de dilatación lineal de la sustancia en que se grabó la escala; 0 la temperatura del mercurio;

ta la presión ejercida por los vapores de mercurio (Hg) y los gases residuales contenidos en la cámara barométrica. La forma más frecuente de dar la presión es utilizar h, y no p. Entonces se escribe sencillamente (aunque no coherentemente) p=k conviniendo en medir la presión en centímetros de mercurio, siendo esta última expresión un caso característico de igualación entre las medidas p y hc y no entre las magnitudes físicas. Asimismo la última expresión es válida midiendo hc en m. y p en mm. de Hg (mercurio), etc. En general, cualquiera que sea el líquido barométrico, la presión p, la altura barométrica h y el peso específico ttg del líquido, están ligados por la expresión

p

h=ug

Barómetros metálicos. Miden la presión atmosférica equilibrándola con una fuerza elástica. El más corrientemente utilizado es el b. aneroide constituido por una cajita metálica circular C (fig. 5) de paredes delgadas y onduladas en la cual se ha hecho el vacío. La presión atmosférica exterior tiende a aplastar la cajita, cuya acción está contrarrestada por un fuerte muelle M que equilibra en el centro de la cajita el efecto ejercido por dicha presión de modo que toda variación de la misma da lugar a otra correspondiente entre el extremo C del muelle y el A sujeto a la base del soporte. Un adecuado sistema de palancas permite amplificar hasta unas 500 veces los desplazamientos de C, de modo que la extremidad de una aguja giratoria alrededor de una escala circular, da una vuelta entera para variaciones de presión del orden de una decena de mm. de Hg, alcanzándose una sensibilidad de 0,1 mm. de Hg, pero la precisión apenas alcanza el mm. de Hg. El b. metálico se calibra disponiéndolo junto con otro de mercurio sobre una platina debajo de una campana de vidrio y haciendo variar la presión en el interior de la misma, comparando las indicaciones de los dos instrumentos.

Los b. metálicos tienen la gran ventaja de ser muy manejables y la posibilidad de construirlos exentos de corrección de temperatura ’gracias a una elección adecuada del sistema de palancas amplificadoras, cuya amplificación sea función de la temperatura, de modo que compense las variaciones térmicas de las propiedades elásticas de la cámara de vacío y del muelle M. En otros b. se consigue la compensación del error de temperatura, vaciando no completamente la cajita metálica ya mencionada.

Los b. aneroides además de su ventaja de ser portátiles se emplean como altímetros, o sea, para medir altitudes; entonces deben proveerse de una segunda escala (concéntrica con la de los milímetros de mercurio) que indique la altitud en metros, grabada sobre una virola que pueda hacerse girar con rozamiento respecto de la escala indicadora de la presión atmosférica.

V. t.: PRESIÓN.

J. BALTA ELÍAS.

BIBL.: E. PERUCCA, Física general y experimental, Barcelona 1953; J. GARCÍA SANTESMASES, Física general, Madrid 1968; 1. CATALÁ, Física general, Valencia 1966.