Nº 0701195. Piezómetro de Oersted (ca. 1900)

Aunque, a diferencia de los gases, los líquidos son muy poco compresibles, es decir, cuesta mucho reducirles su volumen aumentando la presión sobre ellos, este instrumento sirve para medir la compresibilidad, por ejemplo, del agua. En realidad, lo que se mide es el llamado coeficiente de compresibilidad isotermo, que es la variación relativa de volumen por unidad de presión aplicada sobre el fluido a temperatura constante. Así, para el caso del agua, a 25 ºC, el valor de dicho coeficiente indica que, por cada atmósfera que aumentemos la presión sobre el agua, el volumen de ésta sólo disminuye en 46 partes por millón.

Con tal fin se utiliza un piezómetro, término que procede del griego “piezein”, que significa “comprimir” y de “metron”, que significa “medida”. El piezómetro de Oersted fue diseñado en 1823 por el físico y químico danés Hans Christian Ørsted (1777-1851), más conocido por sus experimentos para revelar la conexión entre electricidad y magnetismo.

En este equipo, el depósito cilíndrico de vidrio se llena de agua mediante el embudo metálico con llave que hay en la parte superior. Dentro de dicho cilindro, se sitúa otro depósito o ampolla de vidrio lleno del líquido cuya compresibilidad se quiere determinar, acabando este segundo depósito por su parte superior en un tubo capilar curvado y graduado que entra en un baño de mercurio. Girando la llave o tornillo superior del equipo se empuja un pequeño émbolo que hace aumentar la presión sobre el agua y sobre el líquido problema, con lo que se desplaza el mercurio por el capilar, pudiendo medirse así el cambio de volumen provocado por la compresión en dicho líquido. Además, el equipo lleva un termómetro para medir la temperatura del experimento y esperar a que se mantenga estable, y la presión se mide mediante un manómetro interno a partir de la reducción del volumen de aire observado en la escala graduada. Hoy, en los modernos equipos, se utilizan transductores de presión y de temperatura que transforman las señales de estas magnitudes en señales eléctricas que luego pueden ser tratadas mediante ordenador.

Un instrumento similar basado en este equipo es el llamado ludión (por su propósito lúdico) o diablillo de Descartes (en honor al físico francés de la primera mitad del s. XVII, pero que habría sido diseñado en 1648 por el astrónomo y físico Raffaello Magiotti, amigo de Galileo). Es un juguete didáctico en el que, dentro del depósito grande de vidrio con agua, se introduce un pequeño recipiente, abierto por abajo, conteniendo aire en la parte de arriba y agua en la parte de abajo, y con un pequeño muñeco en su interior. Al aumentar la presión del agua mediante la acción del émbolo superior de la botella, por el principio de Pascal, éste aumento se transmite al aire del pequeño depósito comprimiéndolo, lo que hace al juguete más denso, hundiéndose hacia el fondo del depósito. Si se disminuye la presión sobre el agua, entonces el juguete vuelve a ascender y así sucesivamente. Se trata pues de visualizar la flotabilidad de un objeto en función de su densidad, de acuerdo con el principio de Arquímedes, un efecto equivalente al que aprovecha un submarino para hacer su inmersión o su emersión utilizando sus tanques de lastre de agua o de aire; así, para hundirse, el submarino llena sus tanques de aire con agua, mientras que, para subir, procede de modo inverso, esto es, inyecta aire y expulsa el agua.

El equipo, de tubo de vidrio, con sus extremos, tornillo y embudo en bronce, tiene una base circular de 15,0 cm, una altura de 57,0 cm y un diámetro del cilindro de 6,5 cm. En cuanto a la parte interna del instrumento, no se conserva el conjunto del dispositivo capilar graduado con manómetro, lo que dificultó mucho la identificación del equipo por parte del catalogador del museo. Tampoco se dispone de documentación alguna sobre el aparato, que estaba en el Laboratorio de Termodinámica de la Escuela, pero, por su semejanza con otros equipos iguales, podría haber sido fabricado en Italia hacia 1900.

Catalogación, documentación, texto y fotografía: Prof. A. Vitores (2021)