Termodinamica
Apparecchio per la legge di Boyle
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Apparato per dimostrare la legge di Mariotte
Tubo di Mariotte
Tubo di Mariotte
1818Nº //
1838Nº //
P.A.60
187077
1925a60
Completo
Integro
Funzionamento NV
Dimensioni
MATERIALI: legno, carta, vetro
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1861 - 1862
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina G
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Battelli A. - Cardani C. (1922) Vol. 1, pag. 523, fig. 385
Biot G.B. (1818) Vol. 2, pag. 108, fig. 385
Clerc A. (1885) pag. 231, fig. 385
Drion Ch. - Fernet E. (1877) pag. 105, fig. 385
Ganot A. (1861) pag. 98, fig. 385
Ganot A. (1883) pag. 107, fig. 385
Giordano G. (1862) Vol. 1, pag. 181, fig. 385
Jamin J. (1880) pag. 91, fig. 385
Matteucci C. (1847) pag. 86, fig. 385
Milani G. (1869) Vol. 3, pag. 41, fig. 385
Nollet J.A. (1762) Vol. 3, pag. 137, fig. 385
Pinto L. (1892) pag. 189, fig. 385
Privat Deschanel A. - Pichot (1871) pag. 166, fig. 385
 

Questo strumento appartenente al Vecchio Gabinetto di Fisica del Liceo serviva per verificare la legge di Boyle - Mariotte o dell'isoterma e riproduce senza grosse modifiche lo stesso apparato fattosi appositamente costruire da Boyle da un artigiano e poi utilizzato per scoprire la legge che porta il suo nome. Per la verità, come sarà evidente non appena si sarà descritta la modalità di utilizzo dello strumento, un simile apparato permetteva di verificare la legge dell'isoterma in un campo d'indagine coinvolgente pressioni del gas non inferiori a quella atmosferica e comunque non troppo elevate (2 o 3 atmosfere assolute), anche se si ha memoria di un esperimento condotto dagli scienziati Dulong e Arago nel XIX secolo nel quale essi estesero il campo di verifica fino a 27 atmosfere a partire dalla pressione atmosferica. Esiste poi un metodo per la verifica di tale legge a pressione inferiore a quella atmosferica.

In generale lo strumento presentava le seguenti caratteristiche. Sopra una tavoletta di legno, disposta verticalmente su una base di legno più o meno lavorata, è fissato un tubo di vetro a forma di J, cioè che presenta due rami diseguali uno dei quali, quello più corto, chiuso. Accanto al tubo che costituisce il ramo più corto è presente una scala graduata (generalmente da 0 a 10) che misura il volume di gas all'interno del tubo, mentre accanto al ramo più lungo è presente una scala graduata per la misura delle altezze in centimetri (di solito da 0 a 80 centimetri). Gli zeri delle due scale si trovano in corrispondenza di una medesima riga orizzontale posta poco sopra la curva ad U del tubo di vetro. Per quanto riguarda lo strumento posseduto dal Liceo, in esso è presente una sola scala numerata da zero fino a 800 con il ramo chiuso che arriva fino a 8.

Prima di effettuare la prova, si determinava per mezzo di un barometro di Torricelli la pressione atmosferica locale espressa naturalmente in millimetri di mercurio. Dopodiché, per sperimentare la legge di Boyle - Mariotte utilizzando questo apparato, non si faceva altro che verificare che dimezzando il volume d'aria intrappolato nel ramo chiuso del tubo di vetro, serviva una pressione doppia di quella atmosferica di partenza, in accordo appunto con quanto affermato dalla legge stessa.

Si osservi che per la prima legge delle tre leggi della pressione nei liquidi incomprimibili (legge idrostatica) una pressione può essere convertita, a meno di una costante, in una colonna di altezza z di fluido avente peso specifico γ. E' per misurare una pressione che dunque è presente la scala graduata sul ramo più lungo del tubo a J. Infatti per eseguire l'esperimento si cominciava con l'introdurre del mercurio (peso specifico γ = 13.56 kg/dm3) nell'apparato per la sommità del ramo più lungo fino a quando il livello del liquido versato non raggiungeva lo zero nei due rami. Ciò si otteneva dopo un po' di tentativi. L'aria intrappolata nel ramo chiuso si trovava alla pressione atmosferica, dal momento che per la terza legge delle tre leggi della pressione nei liquidi incomprimibili le due superfici del mercurio, essendo alla stessa altezza, fanno parte della medesima superficie isobara.

A questo punto si versava ancora del mercurio nel ramo più lungo del tubo a J fino a quando non si dimezzava il volume d'aria intrappolato nel ramo chiuso. A cose fatte, si poteva constatare che l'altezza della colonna di mercurio del ramo più lungo, al netto dell'altezza della colonna costituita dal mercurio che era risalito nel ramo chiuso, era pari all'altezza della colonna di mercurio ottenuta con il barometro di Torricelli. Oltre a questa pressione di un'atmosfera sul volume d'aria intrappolato, agiva anche la pressione atmosferica presente sulla superficie di separazione (menisco) mercurio - aria. Dunque si poteva dedurre che il volume d'aria intrappolato si trovava ad una pressione doppia di quella atmosferica. Se poi si disponeva di un tubo di Mariotte sufficientemente lungo da consentire la riduzione ad un terzo del volume d'aria intrappolato nel ramo chiuso del tubo a J, si constatava alla fine che l'altezza della colonna di mercurio nel ramo aperto al netto del livello del liquido nel ramo chiuso era pari a due volte l'altezza ricavata dalla colonna di mercurio nel barometro di Torricelli. Quindi, aggiunta a questa pressione ancora una volta quella atmosferica agente a libello del menisco mercurio - aria, si ricavava che il volume d'aria era sottoposto ad una pressione di tre atmosfere, come dev'essere per la legge di Boyle - Mariotte.