Nella canna di un barometro si produce un vuoto spinto detto vuoto barometrico o torricelliano. La macchina di Geissler tende appunto a rarefare l’aria in un recipiente ripetendo un certo numero di volte quell’esperienza.
Un pallone oblungo di vetro A comunica col serbatoio B mediante una canna C, lunga quanto un barometro, ed un tubo di gomma D. Il pallone A è munito di un collo da cui si dirama un tubo ad angolo retto. Al punto E di biforcazione c’è una chiavetta che mette A in comunicazione col recipiente da evacuare attraverso i tubi H, l’essiccatore G contenente anidride fosforica, ed un vacuometro F. Una seconda chiavetta L ed una terza I servono a stabilire o interrompere la comunicazione con l’imbutino N e quindi con l’esterno.
Chiusa la chiavetta E ed aperte L ed I, si solleva il serbatoio B, facendo girare la manovella M, in questo modo la pressione del mercurio espelle l’aria attraverso l’imbutino N, ove alla fine arriverà anche il mercurio. Allora si chiude I ed abbassando B non resteranno in A che residui di gas aderenti alle pareti, queste si spingeranno tra L ed I risollevando B. A questo punto si chiude L ed abbassato di nuovo B si formerà in A una camera barometrica vera e propria. Girando poi la chiavetta E in modo da aprire l’adito all’aria del recipiente, questa si distribuirà in A ed in C facendo diminuire la pressione all’interno del recipiente da evacuare. Chiusa la chiavetta E si ripete più volte il ciclo fino a quando il vacuometro F non accusi più nessuna pressione nel recipiente da evacuare giacché il mercurio raggiunge apparentemente lo stesso livello nei due rami. In queste condizioni nel recipiente si è raggiunto il massimo grado di vuoto praticabile che, tuttavia, non è il vuoto perfetto. infatti supponiamo per semplicità che il serbatoio B si abbassi ogni volta di quanto è necessario affinché la camera barometrica, che si forma in A, arrivi ad un punto fisso della canna C: ed indichiamo con v la capacità di questa camera. Chiamiamo inoltre V il volume del recipiente da evacuare comprensivo dei tubi di connessione fino alla chiavetta E. Se la pressione iniziale del recipiente era P dopo la prima rarefazione diventa:
dopo la seconda:
e dopo l’ennesima:
da cui si evince che le pressioni successive decrescono in progressione geometrica con V/(V+v).
Dunque se il vuoto perfetto non si può raggiungere, parrebbe tuttavia che si possa diminuire indefinitamente la pressione e quindi la quantità di gas contenuta nel recipiente. Sennonché prendono il sopravvento alcune circostanze perturbatrici come il vapore di mercurio, quello dei grassi usati per garantire la tenuta delle chiavette ecc.
Con questa macchina si possono raggiungere gradi di rarefazione prossimi a 1/10 di mm di mercurio.