La macchina pneumatica (antlia pneumatica) c’instruisce molto più sulla forza, l’effetto e la qualità ammirabile dell’atmosfera di quello che fa il barometro. Essa non fu già un ritrovato, ma piuttosto una invenzione propriamente detta, fatta da Ottone de Guerike Borgomastro di Magdeburgo per mezzo di penetrazione, studio ed esperimenti, e cade quasi nell’epoca in cui fu ritrovato il barometro. Guerike non si contentò della spiegazione del montare dell’acqua nelle trombe, la quale, secondo que’ tempi, si faceva nascere dall’orrore che la natura aveva del vacuo (horror vacui). Egli mediante una siringa grande, tentò di procurarsi un vuoto, e riuscì dopo molti preparativi e cangiamenti di trarre l’aria da un globo vuoto, che poté chiudere ed aprire a piacere. I primi saggi da lui fatti alla dieta di Ratisbona davanti l’Imperatore Ferdinando III., e molti Elettori, eccitarono uno stupore generale. 

Egli aveva fatto costruire per esempio due emisferi di rame, che esattamente si combaciavano, e formavano un globo del diametro

di un piede e mezzo di Parigi e più. Questi unì egli, e pose tra mezzo i loro margini larghi un anello di pelle umida, onde impedirvi l’entrata dell’aria; indi n’estrasse l’aria per mezzo di una canna applicatavi, e 12 cavalli attaccati a ciascun emisfero non furono capaci di separarli. Di più egli pose un cilindro di rame, il di cui coperchio legato con corde che passavano sopra delle girelle, fu tenuto da 50 uomini; a questo cilindro attaccò un grave globo vacuo che aprendolo vi fece entrare la capocchia, e strascinò dietro a se tutt’i 50 uomini. Questi esperimenti(1) furono resi pubblici in iscritto per la prima volta nel 1657 da Gasparo Schott(2) allora celebre fisico. Roberto Boyle, aggiunse alla macchina pneumatica alcuni miglioramenti essenziali, benché egli stesso, nella prefazione della sua opera del 1660(3), rinunciasse all’onore d’esserne

l’inventore, non ostante fu riconosciuto tale tanto da’ suoi compatriotti, quanto da’ francesi, ond’è che si chiama ancora il vacuo di Boyle. Non prima del 1672 diede Guerike notizia al pubblico de’ suoi sperimenti. In seguito furono molti che fecero de’ miglioramenti utili intorno a questa macchina, particolarmente Smeaton, Hurter, Haas e Cuthberson(1). Il conosciuto Swedenborg(2), e dopo di lui Baader(3), e particolarmente Hindenburg(4) hanno insegnato come in luogo dello stantuffo si possa servirsi dell’argento vivo. Cazalet in vece dell’argento vivo impiegò dell’acqua(5). 

La macchina pneumatica è uno degli

stromenti più importanti per esaminare l’aria. La parte essenziale di essa consiste in un cilindro di ottone (stivale) nel quale muovesi in su ed in giù uno stantuffo che chiude esattamente. Un piccolo tubo stretto unisce il cilindro con un piatto d’ottone non lucido, sul quale si pone una campana di vetro (recipiente), il di cui margine è ruotato ed unto di olio o di grasso per impedire che l’aria vi penetri. Nel tubo di comunicazione si trova una animella ed un’altra ve n’ha nello stantuffo, ambedue aprendosi esternamente. Colla prima si fa uscire l’aria della campana, e colla seconda si fa uscire dallo stivale. Da ciò vediamo che per mezzo della macchina pneumatica non si avrà giammai un perfetto vacuo.

Supposto che il recipiente e lo stivale fossero dell’istesso contenuto corporeo, allora l’aria del recipiente vi si estenderebbe in uno spazio una volta più grande, e in conseguenza sarebbe estesa per la metà. Lo stesso accaderebbe col secondo e terzo colpo ec., di modo che la densità dell’aria diverrebbe 1⨍2 1⨍4 1⨍8 1⨍16 1⨍32, se in principio vogliamo chiamarla 1. Il vacuo di Boyle adunque non sarà mai eguale a quello del Torricelli né potrà essere

totalmente libero di aria; ciò non ostante possiamo diminuire infinitamente l’aria del recipiente, quando lo stivale è molto maggiore di esso.

Possiamo fare molti esperimenti istruttivi ed interessanti colla macchina pneumatica. Il recipiente, per esempio, posto lentamente sul piatto, e dato il primo colpo, è compresso con gran forza sul piatto. Non essendo il recipiente una campana sostenuta dalla sua forma arcata, un bicchiere allora il fondo si rompe subito. Ponendo la mano o il dito sull’apertura del tubo, si vien legati in modo da non poterla più tirare in dietro; e volendo continuare a rarefare l’aria, si romperebbe il dito o la mano; lasciandovi poi rientrare nuovamente l’aria, diventa libero il dito, e si può levare il recipiente. Saldando sopra un tal cilindro un coperchio scavato secondo la lunghezza delle sue fibre, e grosso di tre linee circa, e gettandovi dell’acqua, oppure un piccolo vaso con un fondo di pelle grossa, e riempiuto d’argento vivo, vedremo estraendo l’aria, che queste materie penetrano il legno e la pelle, e cadono in gocce nel vacuo, poiché il legno, la pelle o

e tutte le altre parti dure de corpi organici, hanno una quantità di spazi pieni di aria, per cui sono specificamente più leggere dell’acqua. Questi spazi, levandone l’aria si vuotano, e il mercurio e l’acqua penetrano facilmente, come se passassero per un crivello. Ponendo sotto il recipiente in uovo dentro un vaso di acqua, allora l’uovo copresi interamente di vesciche di aria, che s’innalzano sull’acqua, e si vedono sortire dall’uovo i raggi di aria. Facendo un buchetto nell’uovo, e ponendolo dentro un vaso sotto il vacuo, vedremo sortirne la parte fluida, e rientrare di nuovo quando s’introduce l’aria. Da ciò vediamo che le uova contengono molt’aria che svaporano, per cui si putrefanno; quindi volendole conservare, converrebbe passarvi sopra una vernice, oppure del grasso. Una vescica non gonfia e legata, posta sotto il recipiente, si estende moltissimo e continuando a rarefare l’aria scoppia. I fiaschi di vetro ben conservati vi scoppiano con veemenza, mentre non possono cedere come la vescica, e per ciò si mette sopra di essi una macchina di filo di ferro. L’elevatorio sotto il recipiente cessa di far correre il fluido; il globo d’Erone

sotto la campana scoppia da se stesso. Questo consiste in un globo riempiuto metà di aria atmosferica, e metà di acqua, nella di cui piccola apertura è saldato un tubo che va fino in fondo. Ciò può farsi anche con un fiasco ed una canna da pipa. Posto ciò, sotto la campana vedesi che l’aria rinchiusa dentro il globo comprime l’acqua, più di quanto può fare l’aria rarefatta, mediante la canna di pipa, e l’acqua in conseguenza monterà. Volendo far saltare il fluido del globo d’Erone fuori della campana, è necessario riscaldarlo prima, onde rendervi l’aria più elastica. Volendolo poi caricare di nuovo, si spinge fuori di esso l’aria atmosferica per mezzo del calore, e si tiene sott’acqua, la quale vi entra subito, mentre, l’aria esterna vi preme con maggior forza sopra, che quella rarefatta nel globo.

L’acqua posta sotto il recipiente sviluppa moltissima aria. Vi compariscono vescichette, che parte si attaccano alle pareti del vaso, e parte nuotano alla superficie dell’acqua ove scoppiano. Più aria che si leva, e più grosser divengono le vesciche. La birra ed altri fluidi più viscosi ne producono ancora in maggior quantità. Riscaldando

alquanto i fluidi bollono al colmo, straboccano, e sviluppano vapori elastici fino al segno da superare la compressione dell’aria rarefatta, e la fluidità, cioè essi bollono senza essere riscaldati. Questa specie di bollore, malgrado la continuazione dell’istesso calore, cessa però in fine, e non ritorna quand’anche si accresca il grado del calore. Ma lasciandoli raffreddare, e riscaldandoli poi nuovamente nel vacuo, ricominciano a riscaldarsi anche con un grado di calore minore del primo. Togliendo in tal guisa l’aria dall’acqua, e ponendo questa nell’aria atmosferica, deve restarvi molto tempo prima che si sаzi nuovamente di aria.

Il barometro cade nell’aria rarefatta, e perciò potremmo servircene per misurare il grado della rarefazione; ma nel tempo in cui l’aria si rarefa si sviluppano vapori elastici, che agiscono sul barometro invece dell’aria. Il barometro è dunque un semplice metro di elasticità, per cui si è studiato trovare lo stromento a pera, onde misurare la rarefazione. Questo consiste in un tubo di vetro chiuso al di sopra ed aperto in fondo, ove prende la forma di una pera, che si pone sotto il recipiente sopra un

tempo in vaso di argento vivo senza toccarlo; avendo dunque estratto l’aria si spinge questo stromento dentro il mercurio, e poi si fa entrare subito l’aria atmosferica solto il recipiente. Il mercurio per mezzo della compressione  dell’aria monta nel tubo descritto, e comprime l’aria rarefatta fintanto ch’è eguale  all’aria comune. 

Il lume, e qualunque corpo combustibile si estingue immediatamente nel vacuo, e non si può produrvi alcuna fiamma. La polvere da fucile, accendendola colla lente ustoria, si discioglie senza fiamma; lo stesso accade pure versandola sopra un metallo rovente. Quest’ultimo sperimento deve però farsi con molta precauzione, poiché sviluppandosi talvolta una fiammetta turchina sotto il recipiente, potrebbe darsi, che una quantità di polvere si accendesse. Le scintille cavate dalla pietra sono in principio molto lucide, ma diventano sempre più pallide e rare, e cessano totalmente in fine.

Un campanello suonato sotto il recipiente perde il suono, e volendone togliere totalmente il suono è necessario coprire il piatto del recipiente di bambagia. Senza questo sentesi un suono cupo come se il campanello si

fosse spaccato. Ponendo un orologio a pendolo sulla bambagia si vede battere il martellino senza ascoltare il suono: collocandolo però sul piatto sentesi un tuono cupo, mentre il campanello comunica il movimento al recipiente o al piatto, i quali scuotono l’aria esteriore.

Il fumo nel vacuo cade sul fondo, e sì presto come esso; come pure un pezzo di carta, una penna, un poco di piombo, ed un zecchino; ciò dimostra che la gravità o l’attrazione de’ corpi non si debbe confondere col loro peso. Tutt’i corpi sono egualmente gravi ed attratti con egual forza dalla terra; essi cadono in diversi tempi a motivo della grossezza dell’aria, che ritiene que’ corpi i quali hanno una grande estensione, e poco contenuto; ma togliendo questo impedimento, come nel vacuo, cadono egual celerità verso il centro. I corpi però di molto volume, e poco contenuto ponendoli nella bilancia sotto il vacuo devono innalzarsi, e quelli di molto contenuto e poco volume sensibilmente abbassarsi.

Gli uccelli, i sorci ed altri animaletti di sangue caldo, posti sotto il recipiente, vi muoiono convulsi in un mezzo minuto; gli animali appena nati resistono un poco di

più. L’aria molto rarefatta attacca i loro polmoni in guisa che, dando loro anche subito dell’aria atmosferica, rare volte tornano in vita, e se ciò mai accadesse, vivono malaticci, e muoiono presto. I pesci vivono per qualche ora in un’aria rarefattissima. Le rane, le quali per l’aria che tengono nel corpo si gonfiano moltissimo, vi resistono più di un giorno. Le mosche ed altri insetti resistono in un’aria rarefattissima per qualche giorno; ma tanto essi quanto gli uccelli, malgrado ogni sforzo che fanno, non possono alzarsi volando. Le piante non crescono in un’aria molto rarefatta, e non vi cresce alcuna specie di semenza.

Operando all’inverso possiamo anche condensare l’aria, e Guerike l’applicò agli arcobugi da lui inventati. Comunemente s’impiega la condensazione pel movimento dell’acqua. Sopra ciò è fondata la fontana d’Erone che si adopera presentemente con gran vantaggio in vece delle trombe, per tirare in alto dell’acqua sotterranea; la prima macchina di questo genere fu conosciuta a Schemnitz nell’Ungheria inferiore(1).

Ci sono anche alcune macchine di compressione in forma di siringa, chiuse in fondo con un’animella, la quale si apre verso quella parte ove si vuole comprimere l’aria. Alla parte opposta è applicata un’apertura sopra la quale passa il pistello onde caricar nuovamente l’aria, che per l’animella passa nello spazio condensato.