Эксперимент Торричелли
Эксперимент Торричелли был изобретен в Пизе в 1643 году итальянским учёным Евангелистой Торричелли (1608-1647). Цель его эксперимента — доказать, что источником вакуума является атмосферное давление . [ 1 ]
Контекст
[ редактировать ]На протяжении большей части человеческой истории давление таких газов, как воздух, игнорировалось, отрицалось или считалось само собой разумеющимся, но уже в VI веке до нашей эры греческий философ Анаксимен Милетский утверждал , что все вещи состоят из воздуха, который просто изменяется путем изменения уровни давления. Он мог наблюдать, как вода испаряется, превращаясь в газ, и чувствовал, что это применимо даже к твердой материи. Более конденсированный воздух делал объекты более холодными и тяжелыми, а расширенный воздух делал объекты более легкими и горячими. Это было похоже на то, как газы действительно становятся менее плотными, когда теплее, и более плотными, когда холоднее.
Аристотель в некоторых произведениях утверждал, что «природа не терпит вакуума», а также что воздух не имеет массы/веса. Популярность этого философа сохраняла эту точку зрения доминирующей в Европе на протяжении двух тысяч лет. Даже Галилей принял это, полагая, что сифон создает притяжение вакуума, которое можно преодолеть, если сифон достаточно высок.
В 17 веке Евангелиста Торричелли проводил эксперименты с ртутью, которые позволили ему измерить присутствие воздуха. Он погружал стеклянную трубку, закрытую с одного конца, в чашу с ртутью и поднимал из нее закрытый конец, оставляя открытый конец погруженным. Вес ртути потянет его вниз, оставив на дальнем конце частичный вакуум. Это подтвердило его веру в то, что воздух/газ имеет массу, создавая давление на окружающие его объекты. Это открытие помогло Торричелли прийти к выводу:
Мы живем на дне океана элемента воздуха, который, как известно из бесспорных экспериментов, имеет вес.
Этот тест был по сути первым документально подтвержденным манометром .
В 1647 году Валериан Великий публикует свою «Demonstratio ocularis» , в которой утверждает, что доказал существование вакуума при дворе короля Польши Ладислава IV в Варшаве посредством эксперимента, идентичного эксперименту, проведенному Торричелли тремя годами ранее. Через три месяца после Магнуса Блез Паскаль публикует свои «Опыты нового прикосновения к жизни» , в которых подробно рассказывается о своих первых барометрических экспериментах.
Паскаль пошел дальше, чем Торричелли, попросив своего зятя провести эксперимент на разных высотах на горе и действительно обнаружив, что чем дальше в океане атмосферы, тем выше давление.
Процедура
[ редактировать ]В эксперименте используется простой барометр для измерения давления воздуха, заполняя его ртутью до 75% трубки. Пузырьки воздуха в трубке необходимо удалить, несколько раз перевернув ее. После этого еще раз наполняют чистую ртуть до полного заполнения трубки. Затем барометр . перевернутым помещают на чашку, наполненную ртутью Это приводит к тому, что ртуть в трубке падает вниз до тех пор, пока разница между ртутью на поверхности и в трубке не составит около 760 мм. [ 2 ] Даже когда трубку встряхивают или наклоняют, разница между поверхностью и трубкой не меняется из-за влияния атмосферного давления .
Заключение
[ редактировать ]
Торричелли пришел к выводу, что ртутной жидкости в трубке способствует атмосферное давление , которое присутствует на поверхности ртутной жидкости на чашке. Он также заявил, что изменения уровня жидкости изо дня в день вызваны изменением атмосферного давления . Пустое пространство в трубке называется вакуумом Торричелли . [ 3 ]
1 паскаль = 1 Ньютон на квадратный метр (единица СИ) 1 гектопаскаль это 100 паскалей
Дополнительные изображения
[ редактировать ]-
Воду подкрашивают перманганатом калия для удобства визуализации. -
Трубку из ведра подтягивают на третий этаж здания и наблюдают точку, где жидкость перестает подниматься. -
Фотография сделана под углом вверх во время проведения эксперимента Торричелли.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Опыт Торричелли. Простой барометр» . ФизиМакс . Проверено 7 декабря 2016 г.
- ^ «Опыт Торричелли» . Вольфрам . Проверено 7 декабря 2016 г.
- ^ Уильямс, Ричард. «Торричелли демонстрирует существование вакуума» . АПС Физика . Проверено 7 декабря 2016 г.