Опыт Торричелли
Опыт Торричелли — физический эксперимент, проведённый в первой половине XVII века итальянским физиком и математиком Эванджелистой Торричелли с целью доказательства существования атмосферного давления. Опыт заключался в построении примитивного ртутного барометра, первого в истории.
В популярную культуру опыт вошёл в связи с побочным эффектом — созданием вакуума. Этот вакуум получил название «торричеллиева пустота».
Описание опыта
Запаянную с одного конца трубку длиной 1 метр наполнили ртутью и, закрыв пальцем, чтобы ртуть не вылилась раньше времени, перевернув, опустили в широкую чашу со ртутью. После того, как трубку открыли, часть ртути из неё вылилась, и в её верхней части образовалось безвоздушное пространство — так называемая «торричеллиева пустота». При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм, если отсчитывать её от уровня ртути в чаше.
Объяснение
Атмосферное давление давит на жидкость в чаше сверху вниз, и через неё, по закону Паскаля, давит на жидкость в жёсткой пробирке снизу вверх. Сама жидкость имеет массу, поэтому притягивается гравитацией вниз. Две силы должны быть равны, поэтому в пробирке останется такое количество жидкости, которое создаёт давление, равное внешнему атмосферному. Для каждого типа жидкости, в зависимости от её плотности ρ, будет своя высота столба, равная P/(gρ), где P — атмосферное давление, g — ускорение свободного падения. Так, для ртути из оригинального опыта высота столба, уравновешивающего стандартное атмосферное давление, равна 760 мм, для воды — около 10 м.