Опыт Торричелли


Опыт Торричелли был придуман в Пизе в 1643 году итальянским учёным Эванджелистой Торричелли (1608—1647). Его целью было доказательство существования атмосферного давления[1][2]. Опыт заключался в построении первого в истории ртутного барометра.

В популярную культуру опыт вошёл в связи с побочным эффектом — созданием вакуума. Этот вакуум получил название «торричеллиева пустота»[3][2].

На протяжении большей части истории человечества давление таких газов, как воздух, игнорировалось, отрицалось или принималось как должное, но ещё в 6 веке до нашей эры греческий философ Анаксимен Милетский утверждал, что все вещи состоят из воздуха, который просто изменяется под воздействием различных факторов, таких как давление[4]. Он мог наблюдать, как вода испаряется, превращаясь в газ, и полагал, что это применимо даже к твёрдому веществу[5]. Более сконденсированный воздух делал более холодными и тяжёлыми объекты, а расширенный воздух делал более лёгкими и горячими объекты. Это было похоже на то, как газы действительно становятся менее плотными в тепле, и более плотными на холоде[6][7][4].

Аристотель утверждал в некоторых трудах, что «природа не терпит пустоты», а также что воздух не имеет массы/веса. Популярность этого философа закрепила эту точку зрения в Европе на протяжении двух тысяч лет. Даже Галилей принял его идею, полагая, что притяжение вакуума создаёт поток жидкости через сифон, и притяжение преодолевается, если сифон достаточно высок.

Во Флоренции местный герцог приказал построить всасывающий насос для своих садов, но так как вода должны была подаваться на высоту более 10 метров, но по мере преодоления этой высоты поршень не смог утянуть за собой водяной столб и между ним и водой образовывалось пустое пространство. С этой проблемой мастер пришёл к Галилею, он ответил, что природа действительно не любит пустоты[8][9].

В 1643 году Торричелли и Вивиани[10] — ученики Галилея — провёли опыты с ртутью, которые позволили ему обнаружить присутствие воздуха. Он погружал закрытую с одного конца стеклянную трубку в сосуд с ртутью и поднимал из неё закрытый конец, оставляя открытый конец погружённым в металл. Вес ртути будет тянуть столб жидкости вниз, оставляя частичный вакуум на приподнятым конце трубки. Это подтвердило его веру в то, что воздух/газ имеет массу, создавая давление на окружающие предметы. Открытие помогло Торричелли написать в письме в 1644 году вывод[10]: