Plik Eksperyment Torricellego Przeprowadził go włoski fizyk i matematyk Evangelista Torricelli w 1644 roku i zaowocował pierwszym pomiarem ciśnienia atmosferycznego.
Ten eksperyment powstał z potrzeby poprawy zaopatrzenia w wodę w miastach. Evangelista Torricelli (1608-1647), który był nadwornym matematykiem wielkiego księcia Toskanii Ferdynanda II, badał zjawiska hydrauliczne razem z Galileuszem.
Indeks artykułów
W 1644 roku Torricelli przeprowadził następujący eksperyment:
- Wprowadził rtęć do rury o długości 1 m, otwartej na jednym końcu i zamkniętej na drugim..
- Kiedy rurka była całkowicie pełna, odwrócił ją i wrzucił do pojemnika, który również zawierał rtęć..
- Torricelli zauważył, że kolumna opadła i zatrzymała się na wysokości około 76 cm.
- Zrozumiał również, że w wolnej, choć nie doskonałej przestrzeni powstała próżnia..
Torricelli powtórzył eksperyment, używając różnych probówek. Zrobił nawet małą wariację: dodał wodę do wiadra, które będąc lżejsze, unosiło się na rtęci. Następnie powoli uniósł rurkę zawierającą rtęć na powierzchnię wody..
Potem rtęć opadła, a woda podniosła się. Uzyskana próżnia, jak już powiedzieliśmy, nie była doskonała, ponieważ zawsze znajdowały się resztki oparów rtęci lub wody.
Atmosfera jest mieszaniną gazów, w której dominują azot i tlen, ze śladami innych gazów, takich jak argon, dwutlenek węgla, wodór, metan, tlenek węgla, para wodna i ozon..
Przyciąganie grawitacyjne wywierane przez Ziemię jest odpowiedzialne za utrzymanie całości otaczającej planetę.
Oczywiście skład nie jest jednorodny, podobnie jak gęstość, ponieważ zależy od temperatury. W pobliżu powierzchni znajduje się duża ilość kurzu, piasku i zanieczyszczeń pochodzących ze zdarzeń naturalnych, a także z działalności człowieka. Najcięższe cząsteczki są bliżej ziemi.
Ponieważ istnieje tak duża zmienność, konieczne jest wybranie wysokości odniesienia dla ciśnienia atmosferycznego, które dla wygody przyjęto jako poziom morza.
Tutaj nie jest to byle jaki poziom morza, bo to również przedstawia wahania. Poziom o fakt geodezyjny system odniesienia jest wybierany za wspólnym porozumieniem ekspertów.
Ile jest warte ciśnienie atmosferyczne w pobliżu ziemi? Torricelli znalazł wartość, mierząc wysokość kolumny: 760 mm słupa rtęci.
W górnej części rury ciśnienie wynosi 0, ponieważ wytworzyła się tam próżnia. Tymczasem na powierzchni kadzi rtęciowej pojawia się ciśnienie P.1 to ciśnienie atmosferyczne.
Wybierzmy początek układu odniesienia na wolnej powierzchni rtęci, w górnej części rury. Stamtąd do momentu zmierzenia powierzchni rtęci w pojemniku H., wysokość kolumny.
Ciśnienie w miejscu zaznaczonym na czerwono, na głębokości i1 to jest:
P.1 = Plub + ρHg . g.y1
Gdzie ρHg to gęstość rtęci. Od Y1 = H. Y Po = 0:
P.1 = ρHg . sol.H.
H = P.1/ ρHg.sol
Ponieważ gęstość rtęci jest stała, a grawitacja stała, okazuje się, że wysokość słupa rtęci jest proporcjonalna do P.1, czyli ciśnienie atmosferyczne. Zastępowanie znanych wartości:
Wys. = 760 mm = 760 x 10 -3 m
g = 9,8 m / sdwa
ρHg = 13,6 g / cm3 = 13,6 x 10 3 kg / m3
P.1 = 13,6 x 10 3 kg / m3 x 9,8 m / sdwa x 760 x 10 -3 m = 101,293 N / mdwa= 101,3 kN / mdwa
Jednostką ciśnienia w systemie międzynarodowym jest paskal, w skrócie Pa. Zgodnie z doświadczeniem Torricellego ciśnienie atmosferyczne wynosi 101,3 kPa.
Torricelli zauważył, że poziom rtęci w rurce zmieniał się każdego dnia nieznacznie, więc wywnioskował, że ciśnienie atmosferyczne również musi się zmieniać..
Ciśnienie atmosferyczne jest odpowiedzialne za większość klimatu, jednak jego dzienne zmiany pozostają niezauważone. Dzieje się tak, ponieważ nie są one tak zauważalne, jak na przykład burze lub zimno.
Jednak te zmiany ciśnienia atmosferycznego są odpowiedzialne za wiatry, które z kolei wpływają na opady, temperaturę i wilgotność względną. Kiedy ziemia się nagrzewa, powietrze rozszerza się i ma tendencję do podnoszenia się, powodując spadek ciśnienia.
Zawsze, gdy barometr wskazuje wysokie ciśnienie, można spodziewać się dobrej pogody, podczas gdy przy niskim ciśnieniu istnieje możliwość burz. Aby jednak dokonać dokładnych prognoz klimatycznych, konieczne jest posiadanie większej ilości informacji o innych czynnikach..
Chociaż brzmi to dziwnie, ponieważ ciśnienie definiuje się jako siłę na jednostkę powierzchni, w meteorologii można wyrażać ciśnienie atmosferyczne w milimetrach słupa rtęci, zgodnie z ustaleniami Torricellego.
Dzieje się tak, ponieważ barometr rtęci jest nadal używany z niewielkimi odchyleniami od tego czasu, tak że na cześć Torricellego 760 mm Hg równa się 1 torr. Innymi słowy:
1 tor = 760 mm Hg = 30 cali Hg = ciśnienie 1 atmosfery = 101,3 kPa
Gdyby Torricelli użył wody zamiast rtęci, wysokość kolumny wyniosłaby 10,3 m. Barometr rtęciowy jest bardziej praktyczny, ponieważ jest bardziej kompaktowy.
Inne powszechnie stosowane jednostki to słupki i milibary. Jeden milibar równa się jednemu hektopaskalowi lub 10dwa paskale.
Wysokościomierz to przyrząd, który wskazuje wysokość miejsca, porównując ciśnienie atmosferyczne na tej wysokości z ciśnieniem na ziemi lub w innym miejscu odniesienia.
Jeśli wysokość nie jest zbyt duża, w zasadzie możemy założyć, że gęstość powietrza pozostaje stała. Ale to jest przybliżenie, ponieważ wiemy, że gęstość atmosfery maleje wraz z wysokością.
Korzystając z powyższego równania, zamiast rtęci stosuje się gęstość powietrza:
P.1 = Plub + ρpowietrze . g.H
W tym wyrażeniu P.lub przyjmuje się jako ciśnienie atmosferyczne na poziomie gruntu i P1 to miejsce, którego wysokość ma zostać określona:
H = (P1 - P.lub) / ρpowietrze . sol
Równanie wysokościomierza pokazuje, że ciśnienie spada wykładniczo wraz z wysokością: dla H = 0, P1= Plub co jeśli H → ∞, następnie P.1=0.
Jeszcze bez komentarzy