Опыт Торричелли

Фамилия Торричелли связана в первую очередь с доказательством существования атмосферного давления, а также с популяризированными явлением «торричеллиевой пустоты». Свое доказательство он осуществил экспериментальным путем, постановкой опыта.

По стопам учителя

Измерением атмосферного давления озадачились с тех пор, как Галилей доказал наличие у воздуха веса. Ведь вес – это сила, с которой объект с массой давит на другие предметы, а сила, отнесенная к площади действия, и есть давление.

Торричелли взялся за эту проблему и предложил провести эксперимент. Для этого была взята стеклянная трубка, которую с одной стороны запаяли. Длинная ее была порядка метра. В нее налили ртуть, а затем, перевернув, опустили в емкость, которая также была заполнена ртутью. Часть вещества из трубки перетекло в чашу. Высота ртути, оставшейся в трубке, была зафиксирована. С течением времени уровень менялся, но незначительно: то поднимался, то опускался, коррелируя с переменами погодных условий. При этом в верхней части трубки оставался вакуум, та самая «торричеллиева пустота». На самом деле, там был, конечно, не вакуум, а испарения ртути.

Резонным был вопрос: что влияло на уровень? То же, что не позволило ртути полностью вытечь из трубки, а именно давление атмосферы Земли, с силой действовавшей на поверхность вещества в емкости. При этом эта сила равна силе, с которой давит столб ртути, а значит рассчитывается по давно известной формуле: $P = rho gh$, где за $rho$ берется плотность ртути.

Задачи

Решение:

$P = {{101325 cdot 777} \over 760} = 103592 Па$

Тогда из формулы для гидростатического давления высота равна:

$h = {P \over rho g} = {103592 \over {1000 cdot 9,8}} = 10,6 м$

Решение:

Давление будем искать по следующей формуле:

$P = rho gh$

Тогда давление атмосферы равно:

$P = 2500 cdot 9,8 cdot 4 = 98 кПа$