Hemisferios de Magdeburgo

Esbozo de Gaspar Schott del experimento de los hemisferios Magdeburg de Otto von Guericke.

Los hemisferios de Magdeburgo son un par de grandes hemisferios de cobre, con bordes coincidentes. Fueron utilizados para demostrar el poder de la presión atmosférica. Cuando los bordes se sellaron con grasa y se bombeó el aire, la esfera contenía un vacío y los caballos no podían separarla en una famosa primera demostración pública en 1654. Los hemisferios de Magdeburgo fueron inventados por un científico alemán y alcalde de Magdeburgo., Otto von Guericke, para demostrar la bomba de aire que había inventado y el concepto de presión atmosférica. El primer vacío artificial había sido producido unos años antes por Evangelista Torricelli, y había inspirado a Guericke para diseñar la primera bomba de vacío del mundo, que constaba de un pistón y un cilindro con válvulas de aleta unidireccionales. Los hemisferios se hicieron populares en las conferencias de física como una ilustración de la fuerza de la presión del aire y todavía se usan en la educación. Los hemisferios originales están expuestos en el Deutsches Museum de Múnich.

Además de su importancia científica, el experimento sirvió para probar la recuperación de la ciudad de Magdeburgo, que apenas dos décadas antes había sufrido el terrible Saqueo de Magdeburgo, considerado la peor atrocidad de los Treinta Años. Guerra - cuando 20.000 de sus habitantes fueron masacrados, y solo quedaron 4.000 al final de la guerra en 1648. Otto von Guericke estaba preocupado por ambos aspectos del experimento, en su doble capacidad como científico destacado y como alcalde de Magdeburg que trabajó incansablemente para restaurar la riqueza de la ciudad.

Resumen

Los hemisferios originales de Magdeburg y la bomba de vacío de Guericke en el Museo Deutsches, Munich, Alemania

Los hemisferios de Magdeburg, de unos 50 cm (20 pulgadas) de diámetro, se diseñaron para hacer una demostración de la bomba de vacío que había inventado Guericke. Uno de ellos tenía una conexión de tubo para conectar la bomba, con una válvula para cerrarla. Cuando se succionaba el aire del interior de los hemisferios y se cerraba la válvula, la manguera de la bomba se podía separar y se mantenían firmemente unidos por la presión del aire de la atmósfera circundante.

La fuerza que mantenía unidos los hemisferios era igual al área delimitada por la unión entre los hemisferios, un círculo con un diámetro de 50 cm, multiplicado por la diferencia de presión de aire entre el interior y el exterior. No está claro qué tan fuerte fue capaz de alcanzar la bomba de vacío de Guericke, pero si pudo evacuar todo el aire del interior, los hemisferios se habrían mantenido unidos con una fuerza de alrededor de 20 kilonewtons (4500 lbf).; 2,2 toneladas cortas-fuerza), equivalente a levantar un coche o un pequeño elefante; una demostración dramática de la presión de la atmósfera.

Demostraciones

Pequeño 4. Hemisferio, 1870s

La demostración de Guericke se realizó el 8 de mayo de 1654 frente a la Dieta Imperial y el emperador Fernando III en Ratisbona. Treinta caballos, en dos equipos de quince, no pudieron separar los hemisferios hasta que se abrió la válvula para igualar la presión del aire. En 1656 repitió la demostración con dieciséis caballos (dos equipos de ocho) en su ciudad natal de Magdeburgo, donde fue alcalde. También tomó las dos esferas, colgó los dos hemisferios con un soporte y sacó el aire de adentro. Luego ató pesas a las esferas, pero las esferas no se movían. Gaspar Schott fue el primero en describir el experimento de forma impresa en su Mechanica Hydraulico-Pneumatica (1657). En 1663 (o, según algunas fuentes, en 1661) se realizó la misma demostración en Berlín ante Federico Guillermo, elector de Brandeburgo con veinticuatro caballos.

El experimento se convirtió en una forma popular de ilustrar los principios de la presión del aire, y se hicieron muchas copias más pequeñas de los hemisferios, y se usan hasta el día de hoy en las clases de ciencias. La Otto von Guericke Society realiza recreaciones del experimento de von Guericke de 1654 en lugares de todo el mundo. El 18 de marzo de 2000, Barometer World realizó una demostración con dieciséis caballos en Great Torrington.

El experimento ha sido conmemorado en al menos dos sellos alemanes.

Después de conocer la bomba de Guericke a través del libro de Schott, Robert Boyle trabajó con Robert Hooke para diseñar y construir una bomba de aire mejorada. A partir de esto, a través de varios experimentos, formularon lo que se llama la ley de Boyle, que establece que el volumen de un cuerpo de un gas ideal es inversamente proporcional a su presión. Mucho más tarde se formuló la ley de los gases ideales en 1834.