10. Un recipiente extraordinario
¿Se puede construir un recipiente del cual siempre salga el agua en chorro uniforme, es decir, sin que su corriente pierda velocidad, a pesar de que el nivel del líquido descienda? Después de lo que hemos dicho en los artículos anteriores pensarán ustedes que este problema no tiene solución.
Sin embargo se trata de una cosa perfectamente realizable. El frasco representado en la Figura 60 tiene precisamente esta extraordinaria propiedad. Como puede verse es un frasco ordinario de gollete estrecho, provisto de un tapón atravesado por un tubo de vidrio. Si abrimos el grifo C, que está más bajo que el extremo del tubo, el líquido saldrá por él en chorro uniforme hasta que el nivel del agua dentro del frasco llegue a estar más bajo que el extremo inferior del tubo. Si bajamos el tubo hasta que su extremo se encuentre cerca del nivel del grifo, podemos conseguir que todo el líquido que se halle por encima del nivel de su agujero salga uniformemente, aunque el chorro sea débil.
¿Por qué ocurre esto? Para comprenderlo examinemos mentalmente lo que pasa en el recipiente cuando se abre el grifo C (Figura 60). Al salir el agua su nivel va bajando dentro del frasco. Esto hace que el aire que hay en la parte superior se enrarezca. Pero entonces, a través del tubo de vidrio, y pasando por debajo del agua, penetra aire del exterior.
Figura 60. Esquema del frasco de Mariotte. El agua sale del orificio uniformemente.
Este aire forma burbujas al infiltrarse a través del agua y después se acumula sobre ella en la parte superior del frasco. En este caso la presión es igual a la atmosférica hasta llegar al nivel B. Por lo tanto el agua sale por el grifo C impulsada por la presión que ejerce la capa de agua BC, puesto que la presión atmosférica se equilibra dentro y fuera del frasco. Y como el espesor de la capa BC permanece constante, no tiene nada de particular que el chorro corra siempre con la misma velocidad.
Pero ahora se nos plantea una nueva pregunta ¿cómo saldrá el agua si quitamos el tapón B, que se encuentra al nivel del extremo del tubo? No saldrá en absoluto (se entiende que esto ocurrirá si el orificio es tan pequeño que su anchura se puede despreciar; de lo contrario el agua saldrá por él presionada por una delgada capa de líquido cuyo espesor será igual a la anchura del agujero). Esto se explica, porque en este caso la presión interna y la externa serán iguales a la atmosférica y, por consiguiente, no habrá nada que estimule la salida del agua.
Y si quitamos el tapón A, que está más arriba del extremo inferior del tubo, no sólo no saldrá agua del frasco, sino que entrará en él aire del exterior. ¿Por qué? Por una razón muy sencilla, porque en esta parte del frasco la presión del aire interior es menor que la de la atmósfera exterior.
Este recipiente, de propiedades tan interesantes, fue ideado por el notable físico francés Edmond Mariotte y se conoce con el nombre de "frasco de Mariotte".