La fontana di Erone è una macchina idraulica inventata dal matematico, fisico e inventore Erone di Alessandria, vissuto nel I secolo d.C.
Erone studiò la pressione dell'aria e del vapore, descrisse la prima macchina a vapore e costruì giocattoli che spruzzavano acqua, uno dei quali è noto come la fontana di Erone. Diverse versioni della fontana di Erone vengono utilizzate oggi nei corsi di fisica come dimostrazione dei principi di idraulica e pneumatica .
Nella descrizione seguente, si definiscano i 3 contenitori:
e tre tubi:
Il contenitore A può essere chiuso e sigillato ermeticamente, ma non è necessario. B e C, invece, devono essere a tenuta d'aria e resistenti alla pressione atmosferica senza deformarsi. La fontana funziona nel seguente modo:
Questi principi spiegano la costruzione:
La fontana di Erone non è una macchina a moto perpetuo. Se l'ugello del beccuccio è stretto, il getto può continuare per diversi minuti, ma alla fine si interrompe. L'acqua che fuoriesce dal tubo può raggiungere un livello superiore a quello di qualsiasi contenitore, ma il flusso netto dell'acqua è verso il basso. Se, tuttavia, i volumi dei contenitori per l'aria e l'acqua della fontana fossero progettati per essere molto maggiori del volume della vasca, mantenendo costante la portata dell'acqua dall'ugello del getto, la fontana potrebbe funzionare per un intervallo di tempo molto più lungo.
Il suo funzionamento può sembrare meno paradossale se considerato come un sifone, ma con l'arco superiore del tubo rimosso e la pressione dell'aria tra i due contenitori inferiori che fornisce la pressione positiva necessaria per sollevare l'acqua al di sopra dell'arco. Per questo motivo, il dispositivo è anche noto come sifone di Erone.
L'energia potenziale gravitazionale dell'acqua che cade da una lunga altezza dalla vasca nel contenitore inferiore viene trasferita tramite un tubo a pressione pneumatica (in questa fase viene spinta verso l'alto solo l'aria) per spingere l'acqua dal contenitore superiore a una certa altezza sopra la vasca.
La fontana può zampillare quasi alla stessa altezza del contenitore superiore, man mano che l'acqua cade dalla vasca nel contenitore inferiore. Per ottenere il massimo effetto, è necessario che il contenitore superiore sia posto il più vicino possibile alla bacinella e il contenitore inferiore ben al di sotto di entrambi.
Non appena il livello dell'acqua nel contenitore superiore scende a tal punto che il tubo idraulico non tocca più la superficie dell'acqua, la fontana si arresta. Per far funzionare di nuovo la fontana, il serbatoio dell'aria compressa viene svuotato dall'acqua e il serbatoio di alimentazione della fontana e la vasca vengono riempiti nuovamente. Il sollevamento dell'acqua fornisce l'energia necessaria.
Come già accennato, la fontana smette di funzionare quando il livello dell'acqua da B scende a C. Esistono tuttavia dei modi per farla funzionare di nuovo, come ad esempio:
Esistono anche fontane con due liquidi di colori e densità diversi, come la fontana di Halite.
Un esempio della fontana di Heron, realizzata da Larry Fleinhardt, è apparso nell'ottavo episodio (intitolato "Tabu") della quarta stagione del programma televisivo Numb3rs .
La fontana di Erone è citata nel capitolo Fosforo del libro Il sistema periodico di Primo Levi.
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Heron's fountain
