Los hemisferios de Magdeburgo son un par de grandes hemisferios de cobre con bordes acoplables que se utilizaron en un famoso experimento de 1654 para demostrar el poder de la presión atmosférica . Cuando los bordes se sellaron con grasa y se bombeó el aire hacia afuera, la esfera contenía un vacío y no podía separarse con equipos de caballos. Una vez que se abrió la válvula, el aire entró y los hemisferios se separaron fácilmente. Los hemisferios de Magdeburgo fueron inventados por el científico alemán y alcalde de Magdeburgo , [1] Otto von Guericke , para demostrar la bomba de aire que había inventado y el concepto de presión atmosférica.
Las especulaciones sobre el contenido de la esfera eran diversas. Muchos pensaban que simplemente estaba vacía, mientras que otros sostenían que el vacío contenía aire o alguna sustancia aérea más fina extraída del mercurio. El sonido no se transmitía a través de la esfera, lo que indicaba que el sonido necesitaba un medio para ser escuchado, mientras que la luz no. [2]
El primer vacío artificial había sido creado unos años antes por Evangelista Torricelli e inspiró a Guericke para diseñar la primera bomba de vacío del mundo , que consistía en un pistón y un cilindro con válvulas de compuerta unidireccionales. Las semiesferas se hicieron populares en las clases de física como ilustración de la fuerza de la presión del aire y todavía se utilizan en la educación. Las semiesferas originales están expuestas en el Deutsches Museum de Múnich .
Además de su importancia científica, el experimento sirvió para demostrar la recuperación de la ciudad de Magdeburgo, que sólo dos décadas antes había sufrido el Saqueo de Magdeburgo -considerado la peor atrocidad de la Guerra de los Treinta Años- cuando 20.000 de sus habitantes fueron masacrados, y sólo 4.000 permanecieron vivos al final de la guerra en 1648. Von Guericke se ocupó de ambos aspectos del experimento, en su doble calidad de científico destacado y de alcalde que trabajó incansablemente para restaurar la riqueza de la ciudad.
Los hemisferios de Magdeburgo, de unos 50 cm (20 pulgadas) de diámetro, [3] [4] [5] [6] fueron diseñados para demostrar 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 desde el interior de los hemisferios y se cerraba la válvula, se podía separar la manguera de la bomba 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, multiplicada por la diferencia de presión de aire entre el interior y el exterior. No está claro qué tan fuerte era el vacío que la bomba de Guericke podía lograr, pero si era capaz de evacuar todo el aire del interior, los hemisferios se habrían mantenido unidos con una fuerza de alrededor de 20 kilonewtons (4.500 lbf ; 2,2 toneladas cortas-fuerza ), [7] [8] equivalente a levantar un automóvil o un pequeño elefante ; una demostración dramática de la presión de la atmósfera .
La demostración de Guericke se realizó el 8 de mayo de 1654 [9] [10] frente a la Dieta Imperial y el emperador Fernando III en Ratisbona . [11] 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 era alcalde. También tomó las dos esferas, colgó los dos hemisferios con un soporte y extrajo el aire de adentro. Luego ató pesos a las esferas, pero las esferas no se movían. Gaspar Schott fue el primero en describir el experimento impreso en su Mechanica Hydraulico-Pneumatica (1657). En 1663 (o, según algunas fuentes, en 1661) la misma demostración se realizó 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, que se utilizan hasta el día de hoy en las clases de ciencias. La Sociedad Otto von Guericke 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 tres sellos alemanes.
Tras 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, mediante diversos experimentos, formularon lo que se denomina 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.
Hemisferios de Magdeburgo.
