V. LOS MEDIDORES DE VAC�O

A TRAV�S del tiempo el hombre ha sentido la necesidad de medir y clasificar todo cuanto le rodea, desde las distancias intergal�cticas, hasta el tama�o de un �tomo. Era de esperarse que despu�s de encontrar el vac�o lleno y poder producirlo, el siguiente paso fuera medirlo, con lo cual podr�a calcularse la cantidad de part�culas que se manejar�an en el contenedor, y de esta manera controlar la atm�sfera adecuada para los prop�sitos del caso.

En 1643, Evangelista Torricelli fabric� el bar�metro de mercurio y tiempo despu�s Otto von Guericke cre� la bomba de aire. La combinaci�n de estos dos experimentos fue llevada a cabo antes de 1660 por Robert Boyle, dando como resultado la m�quina boyleana, que es considerada como el primer medidor de presiones subatmosf�ricas. Boyle logr� obtener una presi�n de aproximadamente 6 mm Hg (6 torr), y su dise�o experimental fue durante dos siglos la �nica forma disponible para medir vac�o (Figura V.1).

Figura V.1. Medidor de mercurio (Hg) de Boyle. Bar�metro de Torrichelli cuyo recipiente de Hg estaba al vac� en un vaso de cristal.

La ley de Boyle establece que a bajas presiones, la presi�n de un gas es inversamente proporcional al volumen cuando la temperatura del sistema se mantiene constante: ................P a (1/V)               o               P = ( k / V ) ..........   ............(1) donde k es una constante, V el volumen y P la presi�n.

El siguiente paso significativo en la producci�n de un medidor �ptimo, fue en 1874, cuando McLeod present� un dispositivo basado en la posibilidad de comprimir el volumen de gas a una proporci�n conocida. Usando una columna de mercurio, consigui� que las altas presiones pudieran ser medidas con facilidad, mientras que las bajas se pod�an calcular con la ayuda de la ley de Boyle. T�cnicamente, el medidor funciona en un intervalo de 1 a 10^-6 torr (Figura V.2).

Figura V.2. Medidor de presi�n de McLeod.

Se ha desarrollado desde entonces otro tipo de medidores de presi�n; �stos var�an no s�lo en forma o tama�o, sino sobre todo en el concepto te�rico en el cual se basan. Por ejemplo, el medidor de presi�n creado por Langmuir usa una fibra de cuarzo que debe oscilar en el gas, y la disminuci�n de amplitud en dichas oscilaciones nos da la medida de la presi�n del gas. Este dispositivo trabaja en un intervalo de presi�n entre 10^-2 y 10^-7 torr (Figura V.3).

Figura V.3. Medidor de Langmuir.

El medidor de Pirani, dise�ado en 1906, nos da una medida de la presi�n a trav�s de la variaci�n de la conductividad t�rmica del gas. Este dispositivo consta de un filamento met�lico suspendido en un tubo en el sistema de vac�o y conectado a una fuente de voltaje o corriente constante. El alambre puede ser de tungsteno u otro material cuya resistencia var�e mucho con la temperatura. Al aumentar el vac�o, se reduce la p�rdida de calor por conducci�n a trav�s del gas y aumenta la temperatura y la resistencia del conductor, que se mide con un aparato adecuado (Figura V.4). En el ap�ndice A se describen mayores detalles hist�ricos y tecnol�gicos.

Figura V.4. Medidor de Pirani.

Figura V.5. Intervalos de presi�n en los medidores de vac�o.

En la selecci�n de un medidor de presi�n es importante considerar de antemano el tipo de sistema con el cual se cuenta, el trabajo a realizarse, y las condiciones necesarias para medir la presi�n. Una manera sencilla de elegir el medidor adecuado a nuestros prop�sitos es tomar en cuenta los siguientes cinco puntos:

1) El intervalo de presi�n para el cual es requerido el medidor.

2) �Qu� es importante saber?, la presi�n parcial de cada componente del gas o la presi�n total.

3) Considerar si la lectura del medidor depende del tipo de gas existente en la c�mara.

4) La exactitud necesaria al medir.

5) El tipo de montadura del medidor.

Para dar una idea de la variedad de medidores que existen y los diferentes intervalos de presi�n en que trabajan, en la figura V.5 presentamos una gr�fica con tales datos.

En general, se acostumbra llamar bar�metros a los instrumentos que sirven para medir la presi�n atmosf�rica, y man�metros a los que miden la presi�n de cualquier gas o vapor.