Эксперимент Торричелли был изобретен в Пизе в 1643 году итальянским ученым Евангелистой Торричелли (1608–1647). Цель его эксперимента - доказать, что источником вакуума является атмосферное давление . [1]
Контекст
На протяжении большей части человеческой истории, давление газов , как воздух был проигнорирован, отрицается или нечто само собой разумеющееся, но уже в 6 веке до н.э., греческий философ Анаксимен из Милета утверждал , что все вещи сделаны из воздуха, просто меняется за счет изменения уровни давления. Он мог наблюдать, как вода испаряется, превращаясь в газ, и чувствовал, что это применимо даже к твердому веществу. Более конденсированный воздух делал предметы более холодными и тяжелыми, а расширенный воздух - более легкими и горячими. Это было похоже на то, как газы действительно становятся менее плотными, когда теплее, и более плотными, когда холоднее.
Аристотель утверждал в некоторых произведениях, что «природа не терпит вакуума», а также что воздух не имеет массы / веса. Благодаря популярности этого философа эта точка зрения оставалась доминирующей в Европе на протяжении двух тысяч лет. Даже Галилей принял это, полагая, что это притяжение вакуума создает сифон, которое преодолевается, если сифон достаточно высок.
В 17 веке Евангелиста Торричелли провел эксперименты с ртутью, которые позволили ему измерить присутствие воздуха. Он погружал стеклянную трубку, закрытую с одного конца, в емкость с ртутью и поднимал из нее закрытый конец, оставляя открытый конец погруженным. Вес ртути потянет его вниз, оставив частичный вакуум на дальнем конце. Это подтвердило его веру в то, что воздух / газ обладают массой, создавая давление на вещи вокруг себя. Открытие помогло Торричелли сделать вывод:
Мы живем на дне океана стихии воздуха, который, как известно бесспорными экспериментами, имеет вес.
Этот тест был, по сути, первым задокументированным манометром .
Блез Паскаль пошел дальше, попросив своего зятя опробовать эксперимент на разных высотах на горе и обнаружив, что чем дальше в океане атмосферы, тем выше давление.
Процедура
В эксперименте используется простой барометр для измерения давления воздуха, заполняющего его ртутью до 75% трубы. Любые пузырьки воздуха в трубке необходимо удалить, перевернув ее несколько раз. После этого снова заполняют чистой ртутью до полного заполнения трубки. Затем барометр помещают перевернутым на чашу, полную ртути. Это заставляет ртуть в трубке опускаться вниз до тех пор, пока разница между ртутью на поверхности и в трубке не станет примерно 760 мм. [2] Даже когда трубка встряхивается или наклоняется, разница между поверхностью и внутренней поверхностью трубки не изменяется из-за влияния атмосферного давления .
Заключение
Торричелли пришел к выводу, что ртутной жидкости в трубке способствует атмосферное давление , которое присутствует на поверхности ртутной жидкости на чашке. Он также заявил, что изменение уровня жидкости изо дня в день вызвано изменением атмосферного давления . Пустое пространство в трубке называется торричеллиевым вакуумом . [3]
- 760 мм рт. Ст. = 1 атм
- 1 атм = 1013 мбар или гПа
- 1 мбар или гПа = 0,7502467 мм рт.
1 паскаль = 1 ньютон на квадратный метр (единица СИ) 1 гектапаскаль равен 100 паскаль
Дополнительные изображения
Вода окрашена перманганатом калия для облегчения визуализации.
Рекомендации
- ^ «Эксперимент Торричелли. Простой барометр» . Физика Макс . Проверено 7 декабря +2016 .
- ^ «Эксперимент Торричелли» . Вольфрам . Проверено 7 декабря +2016 .
- ^ Уильямс, Ричард. «Торричелли демонстрирует существование вакуума» . APS Physic . Проверено 7 декабря +2016 .