Experimentul lui Torricelli A fost efectuată de fizicianul și matematicianul italian Evangelista Torricelli în 1644 și a dus la prima măsurare a presiunii atmosferice..
Acest experiment a apărut din necesitatea îmbunătățirii alimentării cu apă în orașe. Evangelista Torricelli (1608-1647), care era matematician de curte al Marelui Duce de Toscana Ferdinand II, studiase fenomenele hidraulice împreună cu Galileo.
Indice articol
În 1644, Torricelli a făcut următorul experiment:
- El a introdus mercurul într-un tub lung de 1 m, deschis la un capăt și închis la celălalt..
- Când tubul a fost complet plin, el l-a inversat și l-a aruncat într-un recipient care conținea și mercur..
- Torricelli a observat că coloana a coborât și s-a oprit la aproximativ 76 cm înălțime.
- De asemenea, și-a dat seama că s-a creat un vid în spațiul liber, deși nu perfect..
Torricelli a repetat experimentul folosind diferite tuburi. A făcut chiar și o mică variantă: a adăugat apă în găleată, care, fiind mai ușoară, plutea pe mercur. Apoi a ridicat încet tubul care conținea mercur la suprafața apei..
Apoi mercurul a coborât și apa a crescut. Vidul obținut, așa cum am spus deja, nu a fost perfect, deoarece au existat întotdeauna resturi de vapori de mercur sau apă.
Atmosfera este un amestec de gaze în care predomină azotul și oxigenul, cu urme de alte gaze precum argon, dioxid de carbon, hidrogen, metan, monoxid de carbon, vapori de apă și ozon..
Atracția gravitațională exercitată de Pământ este responsabilă pentru păstrarea întregului care înconjoară planeta.
Desigur, compoziția nu este uniformă, nici densitatea, deoarece depinde de temperatură. Aproape de suprafață există o cantitate bună de praf, nisip și poluanți din evenimente naturale și, de asemenea, din activitatea umană. Cele mai grele molecule sunt mai aproape de sol.
Deoarece există atât de multă variabilitate, este necesar să se aleagă o altitudine de referință pentru presiunea atmosferică, care pentru comoditate a fost luată ca nivel al mării.
Aici nu este vorba de orice nivel al mării, deoarece aceasta prezintă și fluctuații. Nivelul o datum se alege un sistem de referință geodezic cu ajutorul unui acord comun între experți.
Cât valorează presiunea atmosferică în apropierea solului? Torricelli și-a găsit valoarea când a măsurat înălțimea coloanei: 760 mm de mercur.
În partea de sus a tubului presiunea este 0, deoarece acolo a fost stabilit un vid. Între timp, pe suprafața cuvei de mercur, presiunea P1 este presiunea atmosferică.
Să alegem originea cadrului de referință pe suprafața liberă a mercurului, în partea de sus a tubului. De acolo până când se măsoară suprafața mercurului din recipient H, înălțimea coloanei.
Presiunea în punctul marcat cu roșu, la adâncime și1 este:
P1 = Psau + ρHg . g.y1
Unde ρHg este densitatea mercurului. De cand Da1 = H Da Po = 0:
P1 = ρHg . g.H
H = P1/ ρHg.g
Deoarece densitatea mercurului este constantă și gravitația constantă, se dovedește că înălțimea coloanei de mercur este proporțională cu P1, care este presiunea atmosferică. Înlocuirea valorilor cunoscute:
H = 760 mm = 760 x 10 -3 m
g = 9,8 m / sDouă
ρHg = 13,6 g / cc = 13,6 x 10 3 kg / m3
P1 = 13,6 x 10 3 kg / m3 x 9,8 m / sDouă x 760 x 10 -3 m = 101,293 N / mDouă= 101,3 kN / mDouă
Unitatea de presiune din sistemul internațional este pascal, abreviat Pa. Conform experimentului lui Torricelli, presiunea atmosferică este de 101,3 kPa.
Torricelli a observat că nivelul de mercur din tub a suferit variații ușoare în fiecare zi, așa că a dedus că și presiunea atmosferică trebuie să se schimbe..
Presiunea atmosferică este responsabilă pentru o mare parte din climă, însă variațiile sale zilnice trec neobservate. Deoarece nu sunt la fel de vizibile ca furtunile sau frigul, de exemplu.
Cu toate acestea, aceste variații ale presiunii atmosferice sunt responsabile de vânturi, care la rândul lor influențează precipitațiile, temperatura și umiditatea relativă. Când pământul se încălzește, aerul se extinde și tinde să crească, provocând scăderea presiunii.
Ori de câte ori barometrul indică presiuni ridicate, se poate aștepta la vreme bună, în timp ce la presiuni scăzute există posibilitatea furtunilor. Cu toate acestea, pentru a face predicții exacte despre climă, este necesar să aveți mai multe informații despre alți factori..
Deși sună ciudat, deoarece presiunea este definită ca forță pe unitate de suprafață, în meteorologie este valabilă exprimarea presiunii atmosferice în milimetri de mercur, așa cum a stabilit Torricelli.
Acest lucru se datorează faptului că barometrul cu mercur continuă să fie utilizat astăzi cu puține variații de atunci, astfel încât, în cinstea lui Torricelli, 760 mm de Hg este egal cu 1 torr. Cu alte cuvinte:
1 torr = 760 mm Hg = 30 inci de Hg = 1 presiune atmosferică = 101,3 kPa
Dacă Torricelli ar fi folosit apă în loc de mercur, înălțimea coloanei ar fi de 10,3 m. Barometrul cu mercur este mai practic, deoarece este mai compact.
Alte unități utilizate pe scară largă sunt barele și milibarii. Un milibar este egal cu un hectopascal sau 10Două pascale.
Un altimetru este un instrument care indică înălțimea unui loc, comparând presiunea atmosferică la acea înălțime cu cea de la sol sau un alt loc de referință.
Dacă înălțimea nu este foarte mare, în principiu putem presupune că densitatea aerului rămâne constantă. Dar aceasta este o aproximare, deoarece știm că densitatea atmosferei scade odată cu înălțimea.
Folosind ecuația folosită mai sus, densitatea aerului este utilizată în locul celei de mercur:
P1 = Psau + ρaer . g.H
În această expresie Psau se ia ca presiune atmosferică la nivelul solului și P1 este cea a locului a cărui altitudine urmează să fie determinată:
H = (P1 - Psau) / ρaer . g
Ecuația altimetrică arată că presiunea scade exponențial cu înălțimea: for H = 0, P1= Psau ce-ar fi dacă H → ∞, atunci P1=0.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.