Torricelli rør

Torricelli-røret eller Torricelli- barometeret , oppkalt etter oppfinneren Evangelista Torricelli (1608-1647), var det første måleinstrumentet laget spesielt for å måle atmosfærisk trykk [1] . Den består av et glassrør lukket i den ene enden og åpent i den andre, med en seksjon på en kvadratcentimeter (delen av røret er irrelevant, det er tilstrekkelig at det ikke er en kapillær og at det er en tilstrekkelig mengde væske for å fylle røret opp til passende høyde), fylt med kvikksølv , plassert i et brett som også inneholder kvikksølv, for å lage et system med kommunikerende kar . Valget av dette elementet er gitt av dets høye tetthet , som gjør det mulig å arbeide ved høye trykk med relativt små volumer .

Eksperimentet

Eksperimentet ble utført av Torricelli ved å bruke som instrumentering et basseng fylt med kvikksølv og et glassrør, lukket i den ene enden og også inneholdende kvikksølv. Ved å føre røret, fra den åpne delen, inn i kummen, skjer det at kvikksølvet som er tilstede i beholderen, delvis kommer inn i røret. Dette skjer fordi kvikksølvet i bassenget er utsatt for lufttrykket, og vurderer kvikksølvet som en inkompressibel væske , som er en væske ved romtemperatur, og derfor har en tendens til å oppta det omkringliggende rommet ved å bli komprimert. Da vil kvikksølvet i røret stige til en høyde fra et startnivå i bassenget som vi ikke anser som noe . $z$ ${\ displaystyle z_ {0} = 0}$

Eksperimentet kan da være nyttig for å bestemme trykket som kvikksølv gjennomgår fra luften ved å bruke Stevinos lov :

${\ displaystyle p = p_ {0} - \ rho g (z-z_ {0})}$

Plasserer den vertikale aksen oppover og vektoren g vender nedover, så finner vi at trykket luften utøver på kvikksølvet er: $z$

${\ displaystyle p_ {atm} = p_ {vap} - \ rho _ {Hg} gh}$

p atm : atmosfærisk trykk tilstede på nivå med den frie overflaten av bassenget.

p vap : trykk av kvikksølvet i den øvre enden av røret, også kalt trykket til dampen mettet med kvikksølv.

ρ Hg : tetthet av kvikksølv, som gjelder for T = 0 ° ρ Hg = 13,6 × 10 3 Kg m 3 .

g-modulen for tyngdeakselerasjonen der den, tatt i betraktning med en god konstant tilnærming, er g = 9,81 ms 2 .

h høyde der kvikksølv når Torricelli-røret, ved havnivå er dette h = 76 × 10 -2 m.

Tatt i betraktning trykket av kvikksølvmettet damp p vap p atm , er 1 Atm definert i forhold til måleenheten Pascal , forkortet Pa, som: ${\ displaystyle \ ll}$

1 Atm = 13,6 × 10 3 × 9,81 × 76 × 10 -2 Pa.

Av dette følger at:

1 Atm = 1,013 × 10 5 Pa.

Resultater

Torricelli målte høyden som kvikksølvsøylen hadde nådd, lik 760 mm, og konkluderte med at vekten av denne søylen var antagonistisk til en kraft. Han antok at kraften som støtter væsken (kvikksølv i tilfellet med Torricelli og vann i tilfellet studert av Galileo Galilei ) var å finne ikke inne i karet, men utenfor, det vil si i vekten som utøves av luften på overflaten av væsken, og trekker ut at vekten av luften motvekter kvikksølvets. Målingen gjort av Torricelli var også i samsvar med Galileo: gitt at tettheten til kvikksølv er 13,6 ganger større enn tettheten til vann, står kvikksølvsøylen i en høyde som er 13,6 ganger lavere enn vannsøylen brukt av Galileo. En 10,7 meter høy vannsøyle tilsvarer 76 cm kvikksølv. Korrespondansen mellom de to målene stammer fra en omvendt proporsjonalitet mellom høydene og tetthetene: [2]

h H 2 0 : h Hg = d Hg : d H 2 0

hvorfra vannets høyde kan utledes:

{\ displaystyle h _ {\ mathrm {H20}} = {\ frac {0,76 \ \ mathrm {m} \ cdot 13,6 {kg / dm ^ {3}}} {1 {kg / dm ^ {3} }}} = 10 336 \ \ mathrm {m}}

Konsekvenser

Torricellis erfaring reiste to spørsmål: hva opprettholder kvikksølvet og hva er arten av rommet som skapes i den øvre delen av røret. Aristotelerne og karteserne benektet eksistensen av vakuum, selv om sistnevnte innrømmet eksistensen av atmosfærisk trykk ; dessuten betraktet Torricelli at erfaringen hans delvis mislyktes fordi han ikke hadde satt seg for å bare gjøre tomrommet , men ganske enkelt å bygge et instrument som målte trykket som ble utøvd av atmosfæren; han betraktet også som en delvis feil selv det faktum at instrumentet var følsomt for temperatur . Først senere var det mulig å forstå at atmosfærisk trykk og temperatur var i nær sammenheng, og kom til å utnytte barometeret til å tolke og forutsi meteorologiske fenomener . [2]

Merknader

^ Atmosfærisk trykk , på Sapienza.it , De Agostini. Hentet 9. november 2016 .
^ a b Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honours, The Evolution of Physics-Volume 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . s. 434

Bibliografi

Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honours, The Evolution of Physics-Volume 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 .
Antonio Caforio, Aldo Ferilli, fysikk! , Le Monnier, 2010, ISBN 978-88-00-20945-8 .
James S. Walker, fysikkkurs - bind 1 - mekanikk , Linx, 2010, ISBN 978-88-6364-036-6 .
Sergio Rosati, General Physics , Ambrosiana-Milan Publishing House, 1982, ISBN 88-408-0368-8 .

Relaterte elementer

Sprengel pumpe