Sulla piazza della città di Magdeburgo, nell’anno 1654 venne offerto ai cittadini uno spettacolo fuori dell’ordinario. Il sindaco, Otto von Guericke, aveva fatto costruire due semisfere cave di acciaio. Ora, dopo aver riunito le due metà, era stato fatto il vuoto nella sfera ed erano state attaccate quattro coppie di cavalli agli anelli fissati su ogni metà. Ad un segnale, i cavalli tirarono in direzioni opposte, ma nonostante i loro poderosi sforzi, non riuscirono a staccare le due semisfere. Con questo esperimento sensazionale si dimostrò che l’aria esercita una pressione enorme.
A scuola abbiamo imparato che questa pressione corrisponde a circa 1 kg per ogni cm2 e offre l’unità di misura per la pressione, l’atmosfera. Un’atmosfera di pressione è sufficiente per impedire ad una colonna d’acqua in un tubo, chiuso in cima, di uscire. Il medesimo Otto. von Guericke ha costruito un barometro ad acqua, facendo galleggiare su questa colonna d’acqua un ometto di sughero. La pressione dell’aria non è infatti costante: si abbassa quando il tempo volge al brutto e si alza quando fa bello. Nella stessa misura, l’acqua nella colonna si alza e si abbassa, e con essa l’ometto di sughero. Questo barometro è l’antenato del barometro moderno a mercurio, e si basa sul medesimo principio.
Otto von Guericke ha inventato anche le pompe aspiranti e prementi, delle quali parleremo piú dettagliatamente.
Pompa aspirante e pompa aspirante premente
Nella figura 179 è illustrata una pompa aspirante, del tipo che serve comunemente per sollevare l’acqua dai pozzi. Nel cilindro St si muove lo stantuffo K, mosso dalla leva H.
Il corpo prosegue nel tubo aspirante S che pesca nell’acqua e che è chiuso superiormente da una valvola V1. Lo stantuffo K è attraversato da un foro chiuso a sua volta da una valvola analoga V2. Abbassando la leva H, alziamo lo stantuffo; nello spazio L l’aria rinchiusa dovrebbe rarefarsi, se l’acqua del pozzo, sul quale grava la pressione dell’aria esterna, non potesse penetrare nel tubo S, sollevando la valvola V1 (fig. 179 a) e nel corpo S (fig. 179 b). Se ora abbassiamo lo stantuffo, la valvola V1 si chiude ed impedisce all’acqua di rifluire, costringendola invece ad alzare la valvola V2 ed a penetrare nello spazio sopra lo stantuffo (fig. 179 c). Alzando nuovamente lo stantuffo, la valvola V1 si apre nuovamente, mentre la valvola V2, sotto il peso dell’acqua sovrastante, si richiude. Quando la colonna d’acqua sopra la valvola V2 arriva al livello del tubo di erogazione R, può defluire liberamente all’aperto (fig. 179 d).
Questa pompa permette di sollevare l’acqua che si trova a meno di 10 metri di profondità; tale è infatti l’altezza della colonna d’acqua che, come abbiamo visto, la pressione dell’aria può tenere sollevata. Per pompare il liquido ad altezze superiori, occorre una pompa aspirante-premente (fig. 180). Il corpo St, il tubo di aspirazione R1 e la valvola V1 sono uguali a quelli della pompa aspirante. Il corpo St è poi collegato attraverso gli elementi di tubo R2, G e R3 con un altro recipiente W. All’imbocco di R3 si trova una valvola V2. (Il pezzo di collegamento G può essere reso lungo a piacere). Un quarto tubo R4 passa attraverso la testata di W e ne raggiunge quasi il fondo.
Supponiamo ora che W sia a metà pieno d’acqua. Alziamo lo stantuffo K (che in questo caso non è forato): come nella pompa aspirante, la valvola V1 si apre e lascia entrare l’acqua nel corpo St, mentre la valvola V2, premuta dall’acqua soprastante, resta chiusa. Ora abbassiamo lo stantuffo: la valvola V1 si chiude, V2 si apre, l’acqua passa da St a W ed entra nel tubo R4. L’acqua da W può uscire soltanto attraverso il tubo R4, perché la valvola V2 si chiude subito e non permette alcun riflusso; perciò questo tubo può essere portato ad una lunghezza qualsiasi, permettendo così di sollevare a notevole altezza il liquido da pompare.
Vogliamo ora costruirci una pompa di questo tipo. Il corpo St può essere fatto da un tubo di vetro o di metallo di 40 mm di diametro e 200 mm di lunghezza. Se il tubo è di vetro, possiamo osservare il gioco delle valvole; d’altra parte il tubo di metallo offre il vantaggio di essere infrangibile e di poter essere collegato con le parti in legno con maggiore facilità. Lo stantuffo K, di due dischi di legno 12 mm avvitati tra di loro e provvisto di una scanalatura larga 5 mm e profonda 1-2 mm per la guarnizione di lana o di stoppa (fig. 181), deve muoversi con esattezza nel cilindro. Esso è mosso con il pistone di legno Ks ( 95 15 mm), incollato in un foro praticato nel centro e provvisto di un manico Z.
Due altri dischi di 15 mm di spessore, che chiudano esattamente il cilindro, servono rispettivamente come coperchio e come fondo. Il primo ha un foro per il pistone e viene incollato (od avvitato, nel caso del tubo di metallo). Il secondo ha due fori 7-8 mm, a distanza di 20 mm, nei quali fissiamo due tubetti di vetro lunghi 6 cm, l’uno diritto (R1), l’altro piegato ad angolo retto (R2). La giuntura deve essere fatta con colla resistente all’acqua, a tenuta, e senza che i tubi sporgano sopra il legno. La valvola V1, fatta di un pezzo di gomma (tubolare di bicicletta), è avvitata sopra l’imbocco di R1 con una piccola vite. Deve coprire non soltanto l’imbocco, ma anche 2-3 mm tutt’attorno (fig. 182). Per ottenere una buona tenuta, rendiamo questa zona perfettamente liscia.
Montiamo ora il pistone col suo stantuffo ed incolliamo il disco di fondo. Il recipiente W è costruito in modo del tutto analogo. I due dischi di chiusura hanno ciascuna un foro solo; quello superiore porta il tubo di vetro R4 (per la lunghezza, v. fig. 180), quello inferiore il tubetto R3 con la valvola V2. Facciamo una prova di tenuta, colleghiamo R2 e R3 con un tubo di gomma, e la pompa è pronta.
Prima di metterla in funzione, occorre riempire il recipiente W con acqua fino ad 1-2 cm sopra l’estremità inferiore di R4.
Per non dovere tenere in mano l’apparecchio, costruiamo ancora un sostegno (fig. 183) con quattro assicelle, di cui le due orizzontali provviste di quattro fori nei quali incolliamo i cilindri.
Il tubo aspirante R1 viene prolungato con un tubetto di gomma che pesca in un recipiente d’acqua; il tubo erogatore R4 può essere ugualmente provvisto di un tubo di prolungamento, per poter dirigere il getto d’acqua nella direzione voluta.
Tutte le parti in legno, prima di essere montate devono venire imbevute in una soluzione di gommalacca in spirito, per evitare il rigonfiamento.
Questa pompa può funzionare anche per aspirare e premere aria, purché tutto sia perfettamente a tenuta. Per questo uso, il recipiente W naturalmente non viene riempito d’acqua.
Una pompa con due corpi aspiranti, azionata con una leva unica snodata (fig. 184), fornisce un getto d’acqua continuo.
Pompe aspiranti a getto d’acqua
Oltre alla pompa a stantuffo esistono numerosi altri tipi di pompe, per esempio centrifuga, a membrana, ad ingranaggi. Una pompa aspirante per aria, dalla costruzione particolarmente semplice, funziona col getto d’acqua della conduttura. Essa è costituita, nella forma piú semplice, da un tubo di 35-40 mm di diametro e 10 cm di lunghezza, chiuso con due dischi, di cui quello superiore provvisto di un tubo corto 1 ed uno piú lungo e sottile, terminante in punta 2, quello inferiore di un tubo 3. Il tubo 2 entra con la punta nel tubo 3, in una misura che deve essere stabilita con qualche esperimento. Il tubo 1 viene collegato con la conduttura dell’acqua, il tubo 3, mediante un lungo tubo di gomma, allo scarico. Se facciamo ora passare l’acqua, essa trascina, scaricandosi attraverso 3, dell’aria che aspira da 2. Collegando 2 attraverso un tubo di gomma con un recipiente, in esso si farà il vuoto; se il tubo pesca in una vasca, la pompa la vuota.
L’esecuzione in metallo permette di costruire una variante di questo genere di pompe, nella quale il tubo aspirante 2 è saldato lateralmente sul corpo cilindrico.
