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FÍSICA DE GABINETE

HIGRÓMETRO DE SAUSSURE 

 (Medidor del grado de humedad del aire)

INVENTADO POR:   

  Horace Bénédict de Saussure,

(1740-99) Geólogo y físico suizo. La originalidad de sus clases pasaba por realizar una serie de cursos al aire libre, visitando con sus alumnos los lugares más interesantes desde el punto de vista de la historia natural. Perfeccionó e inventó muchos aparatos de aplicación física: el higrómetro, un electrómetro, un actinómetro, un anemómetro, y el diafanómetro.

       H-B. DE   SAUSURRE              APARATO ÉPOCA          MI APARATO

Mi aparato, es una versión libre, de las muchísimas que se han realizado, incluida la tradicional de cartón llamada "EL FRAILE SABIO" que concuerda con los principios físicos requeridos, funciona perfectamente y tiene aspecto antiguo.  Como siempre, casi todo el material que incluye es de reciclado.

Información tomada de:

Tratado elemental de física experimental y aplicada ,    por A. Ganot ; traducido al castellano por José Molau, corregido por J.M. Pérez, 3ª ed. española rev. y aum. según la última ed. francesa por José Canalejas y Casas  :

       Higrómetros de absorción. -Los higrómetros de absorción están fundados en la propiedad que poseen las sustancias orgánicas de alargarse por la humedad y de acortarse por la sequedad. Muchos son los higrómetros de absorción; pero el más usado es el higrómetro de cabello o higrómetro de Saussure que es el apellido de su inventor. Consta de un bastidor  en el cual se halla tenso un cabello , previamente desengrasado en agua que lleve en disolución una centésima parte de su peso, de subcarbonato de sosa. También se le puede desengrasar sumergiéndolo durante veinticuatro horas en éter sulfúrico, según lo efectúa M. Regnault. Si no estuviese desengrasado el cabello, absorbería muy poco vapor, y sería muy corta su prolongación, mientras que, libre de toda materia grasienta, se alarga rápidamente al pasar de la sequedad al estado húmedo.

     Se halla sostenido el cabello c en su extremo superior por una pinza a, sujeta por un tornillo de presión d y que sube o baja para tender el cabello mediante un tornillo b de tuerca fija. Si estuviese anudado el cabello, la torsión indispensable ocasionaría una prolongación irregular. Se arrolla y fija el cabello inferiormente, en una polea o de dos gargantas, efectuándolo en la segunda garganta, en sentido contrario del cabello, un hilo de seda que sustenta un pequeño peso p, sosteniendo el eje de la polea una aguja que se mueve sobre un cuadrante graduado. Cuando se encoge el cabello, la tracción que ejerce levanta la aguja, y cuando se alarga, el peso p la hace descender.

     Para la graduación del cuadrante, se marca cero en el punto en donde, a la temperatura ordinaria, se detiene la aguja en el aire completamente seco; 100 en el que se para encontrándose el aire saturado de vapor de agua; y por fin, se divide el intervalo entre estos dos puntos en 100 partes iguales, que son los grados del higrómetro.

     El cero, o el punto de extrema sequedad, se determina colocando el higrómetro debajo de una campana de vidrio, cuyo aire se seca por medio de sustancias muy ávidas de agua, como son el cloruro de calcio o el carbonato de potasa calcinado. El aire de la campana pierde su humedad, y de consiguiente, se acorta el cabello, haciendo girar la polea y su aguja, pero con mucha lentitud. Sólo al cabo de quince o veinte días permanece estacionaria la aguja, lo cual indica, que el aire de la campana está completamente seco. Señálase entonces cero en el cuadrante, en el punto correspondiente a la aguja.

     Se obtiene la posición del punto de extrema humedad, quitando de la campana las materias desecantes, y mojando sus paredes con agua destilada. Al evaporarse ésta, satura muy pronto al aire, alargándose con rapidez el cabello; y el pequeño peso, cuyo hilo se arrolla en sentido contrario que aquél, hace mover la aguja hacia el lado opuesto al cero. En menos de dos horas vuelve a quedar estacionaria, marcándose entonces 100, en el punto en que se para.

     Según Saussure, un cabello tenso por un peso de 3 decigramos, se alarga de cero a 100, 1/40 de su longitud, que es de unos 20 centímetros. Los cabellos rubios son los que, al parecer, se prolongan con mayor regularidad.

     Se desprecia la dilatación del cabello por efecto de las variaciones de temperatura, porque se ha notado que, por una diferencia de 33 grados en la temperatura del aire, la prolongación del cabello sólo hace recorrer a la aguja 3/4 de un grado del higrómetro. Haciendo abstracción de esta exigua dilatación, se observa que, sea cual fuere la temperatura, vuelve siempre exactamente, la aguja del higrómetro al cero en el aire perfectamente seco y a 100 grados en el que se halla saturado. La fijeza de este último punto demuestra que, en el aire saturado, absorbe siempre el cabello la misma cantidad de agua, sean cuales fueren la temperatura, y de consiguiente, la densidad del vapor.

     Muchos son los inconvenientes que ofrecen los higrómetros que nos ocupan. Construidos con cabellos de diferentes especies, pueden variar en muchos grados sus indicaciones, por más que convengan en sus puntos fijos. Además, un mismo higrómetro no es comparable consigo mismo, porque se alarga el cabello con motivo de la prolongada tensión del peso que sustenta. Por eso el mejor sistema de graduación es un cuadrante entero, de cero arbitrario, en el cual se determina de cuando en cuando la posición de los puntos de extrema sequedad y humedad. Aun cuando satisfaga estas condiciones, presenta también el higrómetro de cabello el inconveniente de no dar inmediatamente el estado higrométrico del aire. Vamos a exponer una tabla que Gay-Lussac construyó para deducir el estado higrométrico del aire, de las indicaciones del higrómetro que hemos descrito.

 Tabla de corrección hecha por Gay-Lussac. -La experiencia demuestra que las indicaciones del higrómetro de cabello no son proporcionales al estado higrométrico del aire. Por ejemplo, cuando marca la aguja 50 grados, que es el número que corresponde a la parte media del cuadrante, dista mucho de ofrecer el aire una semi-saturación. Preciso ha sido, pues, encontrar experimentalmente el estado higrométrico que corresponde a cada grado del instrumento. Gay-Lussac resolvió este problema, fundándose en el principio (303) de tener los vapores que provienen de una disolución salina o ácida una tensión máxima, tanto más débil para una misma temperatura, cuanto más considerable es la cantidad disuelto, de sal o de ácido.

     Colocaba Gay-Lussac el higrómetro de cabello debajo de una campana con una mezcla de agua y de ácido sulfúrico, y anotaba el grado del higrómetro, después de saturado el aire. Obtenía luego la tensión del vapor, haciendo pasar al vacío de un barómetro algunas gotas de la misma disolución salina que había puesto debajo de la campana. La depresión del mercurio en el barómetro le daba entonces la tensión del vapor, puesto que, en el estado de saturación y en igualdad de temperatura, la fuerza elástica de un vapor es la misma en el vacío que en el aire (322, 1.º). Buscando, por fin, en las tablas de las fuerzas elásticas la tensión del vapor saturado a la temperatura del aire de la campana, se tenían los dos términos de la relación que representaban el estado higrométrico. Repitiendo este experimento con disoluciones ácidas, más o menos concentradas y a la temperatura de 10 grados, encontró diez términos de la tabla siguiente; los otros se han determinado por Biot, por medio de fórmulas de interpolación.

Estados higrométricos correspondientes a los grados del higrómetro de cabello a la temperatura de 10º.  

   GRADOS del higrómetro     ESTADOS higrométricos      GRADOS del higrómetro       ESTADOS higrométricos.      

 0            0             55          0,318    

 5            0,022      60           0,363    

10           0,046      65           0,414    

15           0,07        70           0,472    

 20           0,094      72           0,5         

25           0,128      75           0,538    

30           0,148      80           0,612    

35           0,177      85           0,696    

40           0,208      90           0,791    

45           0,241      95           0,891    

                                  50           0,278     100          1

     La tabla anterior demuestra que a 72 grados está semi-saturado el aire; y como a este punto corresponde las más de las veces la aguja del higrómetro en la superficie de la tierra, se deduce de aquí que el aire contiene por término medio la mitad del vapor que contendría si estuviese saturado. En nuestros climas nunca baja el higrómetro hasta 100 grados, aun cuando reinen las más copiosas lluvias; y en las mayores sequías, raras veces sube más allá de los 30 grados. Cuando se asciende en la atmósfera, marcha en general hacia el cero.

     Según Gay-Lussac, su tabla de corrección podía aplicarse a todos los higrómetros de cabello; pero M. Regnault ha visto que las indicaciones de estos instrumentos varían con la naturaleza de los cabellos, con su color, con su tenuidad y con el sistema aceptado para desengrasarlos; de suerte que para obtener indicaciones exactas, es preciso una tabla particular para cada higrómetro, lo cual nos prueba cuán incompletos son estos instrumentos y cuánta es la inseguridad y las dificultades que ofrecen en su empleo.

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