1. GENERALIDADES
El Tensiómetro de mercurio se origina en el viejo invento de Torricelli. Este tomó un tubo de vidrio de 1 m de longuitud con un extremo sellado y lo llenó de mercurio. Luego lo colocó invertido sobre una cubeta del mismo metal y observó que la columna de mercurio descendia hasta 760 mm y ahi se estabilizaba. Esto lo realizó a nivel del mar. El Mercurio fue sostenido dentro del tubo debido a la presión atmosférica. De ahí viene que la presión atmosférica a nivel del mar sea de 760 mm de mercurio (Hg).
P atm. = 760 mm (Hg)
2. TENSIOMETRO DE MERCURIO
El tensiómetro de Mercurio es un tubo de Vidrio (6 mm dia. Ext x 1.2 mm dia. Int) en forma de U, con un lado sellado y el otro abierto a la atmósfera, provisto de una columna de Lm = 760 mm (como mínimo para trabajar a nivel del mar) llena de mercurio, ubicada en el lado sellado de la U. Esta longuitud es esencial con el fin de que el aparato pueda marcar la presión atmosférica a nivel del mar. (760 mm Hg) . Su funcionamiento es como sigue:
Cuando disminuye la presión externa, la columna de mercurio en la parte cerrada de la "U" desciende, a la vez que asciende por la columna abierta. La presión externa es igual a la diferencia de altura entre las dos columnas de Mercurio.
3. FUNCIONAMIENTO DEL TENSIOMETRO EN EL AIRE
En el aire se cumple la siguiente ecuación referida al punto inferior de la U de Vidrio; En términos de mm de Hg:
Patm + Z = Z + Y + Px
De donde:
Patm = Y + Px
Por construcción, la columna de mercurio total Lm = 760 mm. Esta longuitud es igual que la columna de vidrio de la parte izquierda del tubo. Por otro lado Px = 0 siempre y cuando durante la construcción la columna de la izquierda del tubo de vidrio quede excenta de aire y completamente lleno de Mercurio. Cuando la columna de mercurio desciende una cantidad "X" en el lado izquierdo, simultáneamente asciende una cantidad "Z" en el lado derecho. Descontando la curva que une las dos partes del tubo, ya que esta siempre se encuentra en equilibrio consigo misma, tenemos que X = Z
Lm = Y + 2Z Entonces Lm = Y + 2X
De donde Y = 760 - 2X
Así que:
Patm = 760 - 2X
O sea 760 mm menos lo que ha bajado la columna de la Izquierda, multiplicado por dos, ya que esto mismo habrá subido la columna de la derecha.
4. FUNCIONAMIENTO DEL TENSIOMETRO DENTRO DE UN TUBO LLENO DE AGUA CON EL TAPON ABIERTO
Sea Ca = altura de la columna de agua encima del nivel del Mercurio.
Patm + Ca/13.6 + Z = Z + Y + Px
Teniendo en cuenta que Px = 0
Patm = Y - Ca/13.6
Por construcción X + Y + Z = 760 mm
y como X = Z entonces Y = 760 - 2X
Así que:
Patm = 760 -2X -Ca/13.6
5. FUNCIONAMIENTO DEL TENSIOMETRO DE MERCURIO DENTRO DE UN TUBO LLENO DE AGUA CON EL TAPON CERRADO
Cuando el tubo de agua se encuentra cerrado en la parte de arriba, se anula el efecto de la columna superior de agua y entra en juego el efecto de la columna de agua que hay desde la superficie del mercurio hacia abajo hasta la cerámica o hasta el sitio donde se mide la presión externa Sea Pc la presión en la zona de la cerámica;
Tenemos que:
Pc = Po + Ha (tanto afuera como adentro de la cerámica)
en términos de mm de columna de mercurio,
Pc = Po + Ha/13.6
como Po = 760 - 2X
entonces: Pc = 760 -2X + Ha/13.6
como Ha = La + Z
y X = Z entonces Ha = La + X
de donde:
Pc = 760 - 2X + (La+X)/13.6 = 760 + La/13.6 -2X +X/13.6
Pc = 760 + La/13.6 -X(2-1/13.6)
Po = 760 + La/13.6 -1.92647X
Por construcción, "La" es muy pequeño, usualmente < 50 mm, así que el término La/13.6 ejerce poca influencia sobre el resultado, teniendo entonces que:
Pc aprox. = 760 - 1.92647X