Barómetro de mercurio: qué es, características, funcionamiento, usos
¿Qué es el barómetro de mercurio?
El barómetro de mercurio es un instrumento de uso en meteorología que mide el valor de la presión atmosférica. Está constituido por una columna de mercurio ubicada dentro de un tubo que descansa verticalmente sobre un recipiente lleno de mercurio.
El tubo es de vidrio y está ubicado al revés o boca abajo, es decir, su abertura está en contacto con el recipiente.
La palabra barómetro proviene del griego antiguo: baro significa “peso” y metro “medida”. El barómetro de mercurio es uno de los dos tipos principales de barómetros que existen.
La presión atmosférica es la fuerza de gravedad que actúa sobre un objeto por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. El funcionamiento del barómetro se basa en que el nivel que alcanza la columna de mercurio es equivalente al peso ejercido por la atmósfera.
Con este instrumento científico se miden los cambios de presión ocasionados por el clima. Analizando los cambios sutiles en la presión atmosférica se pueden pronosticar a corto plazo cambios en el estado del tiempo o del clima.
Invención del barómetro de mercurio
El físico y matemático italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) inventó el barómetro de mercurio en 1643.
Le antecedió el barómetro de agua, dispositivo de mayor tamaño creado también por este científico. Torricelli fue estudiante y asistente de Galileo Galilei (1564-1642).
En los experimentos que realizaba Torricelli relacionados con la creación de vacío, Galileo intervino y le propuso que usara mercurio. De esta forma se reconoce a Torricelli como el primer científico que creó vacío y que describió el fundamento o teoría del barómetro.
Torricelli observó que la altura del mercurio del tubo de vidrio variaba en estrecha relación con la modificación de la presión atmosférica. La presión atmosférica también recibe el nombre de presión barométrica.
Hay controversia histórica, ya que se señala que otro científico italiano, Gasparo Berti (1600-1643), fue el creador del barómetro de agua.
Incluso René Descartes (1596-1650) estuvo interesado en determinar la presión atmosférica mucho antes que Torricelli, pero no consolidó su fase experimental.
Características del barómetro de mercurio
– El barómetro de mercurio es de tamaño mucho más pequeño que el barómetro de agua.
– Este instrumento tiene un tubo de vidrio que solo posee una abertura dispuesta hacia abajo, inmerso en un recipiente que contiene mercurio.
– El tubo contiene una columna de mercurio que ajusta su nivel conforme a la presión que recibe el mercurio del recipiente.
– Se crea un vacío por el peso del mercurio en la parte superior del tubo, el cual se conoce como vacío torricelliano.
– El recipiente es un plato redondo que posee poca profundidad, y contiene mercurio que se mantiene en contacto estrecho con el del tubo.
– El tubo tiene marcada una escala que permite ver el aumento o descenso del nivel de mercurio.
– Se puede determinar la presión al observar la marca de la escala en la cual se detiene el nivel de mercurio.
– El efecto que ejerce la temperatura elevada en la densidad del mercurio no interfiere con la lectura de la escala. La escala del barómetro está ajustada para compensar este efecto.
Nivel de mercurio
El nivel que alcance la columna de mercurio del tubo se corresponderá con el aumento o descenso de la presión atmosférica. Mientras mayor sea la presión atmosférica de determinado lugar, mayor altura alcanzará la columna de mercurio del barómetro.
¿Cómo funciona el barómetro de mercurio?
La capa de aire que rodea la Tierra es la atmósfera. Está constituida por una mezcla de gases y vapor de agua. La fuerza de gravedad que ejerce la Tierra hace que la atmósfera se “comprima” sobre la superficie.
Precisamente mediante el uso del barómetro de mercurio se puede medir la presión que ejerce la atmósfera en determinado sitio geográfico. A medida que aumenta la presión sobre el mercurio del recipiente, se ejerce un aumento del nivel del mercurio contenido en el tubo.
Es decir, la presión del aire o la atmósfera empuja el mercurio que se encuentra en el recipiente hacia abajo. Esta presión en el recipiente, simultáneamente empuja hacia arriba, o hace subir el nivel de la columna de mercurio del tubo.
Se pueden medir con precisión los cambios producidos en la altura de la columna de mercurio por efecto de la presión atmosférica. Asimismo, se puede aumentar la precisión del barómetro de mercurio tomando en cuenta la temperatura ambiente y el valor local de la gravedad.
Unidades de la presión atmosférica
Las unidades en las cuales se puede expresar la presión atmosférica son variables. Con el barómetro de mercurio, se reporta la presión atmosférica en milímetros, pies o pulgadas, y se conocen como unidades torr. Un torr es igual a 1 milímetro de mercurio (1 torr = 1 mm Hg).
La altura de la columna de mercurio en milímetros, por ejemplo, se corresponderá con el valor de la presión atmosférica. Una atmósfera de mercurio equivale a 760 milímetros de mercurio (760 mm Hg), o a 29,92 pulgadas de mercurio.
Variaciones de diseño
Se han creado diseños diferentes del barómetro de mercurio con la finalidad de mejorar cada vez más su sensibilidad. Existen barómetros de rueda, cuenca, sifón, cisterna, entre otros.
Existen versiones que tienen agregado un termómetro, como el barómetro de Fitzroy.
Restricción en su fabricación
Desde el 2007 se ha limitado la venta y manipulación del mercurio. Esto se traduce, como es de esperar, en un declive en la producción de los barómetros de mercurio.
Utilidad del barómetro de mercurio
– Empleando el barómetro de mercurio se pueden realizar predicciones sobre el estado del tiempo.
– Con las mediciones de la presión atmosférica, también se pueden detectar sistemas de alta o baja presión en la atmósfera. Con el uso de este instrumento incluso se pueden anunciar lluvias, tormentas, si el cielo estará despejado, entre otras predicciones.
– Se ha determinado que la presión atmosférica es un parámetro que varía con la altura y la densidad atmosférica. Es usual tomar como punto de referencia el nivel del mar para determinar la presión en un determinado lugar.
Para ello se especifica si la distancia de interés para valorar la presión se encuentra por encima o por debajo del nivel del mar.
– Con el barómetro de mercurio también se puede medir la altitud de determinado sitio con relación al nivel del mar.
Referencias
- Barometer. Recuperado de britannica.com
- Evangelista Torricelli. Recuperado de chemed.chem.purdue.edu