опыт Торричелли (краткое описание) объяснение

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, ее переворачивают, опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки (рис. 1). Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть ее остается в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Над ртутью в трубке воздуха нет, там безвоздушное пространство.

Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне аа1 (рис. 1) равно атмосферному давлению. Если бы оно было больше атмосферного, то ртуть выливалась бы из трубки в чашку, а если меньше, то поднималась бы в трубке вверх.

С древнейших времен своего существования человеческие умы пытались постичь сущность окружающего мира, закономерности природы, историю собственного происхождения и предназначения в этой Вселенной. Этим стремлением были порождены совершенно разнообразные картины мира в разные эпохи и в разных уголках планеты: олицетворение природных стихий с божественным началом, идея борьбы тьмы и света в персидском зороастризме, сотворение мира и апокалипсис в иудаизме и многое другое. Однако действительным зачатком рационально-научного познания мира считается прорыв, совершенный мыслителями античной Греции. Так, одной из важнейших концепций Аристотеля стало введение понятия "пустоты", полной пустоты – пространства, где ничего не существует. Идея пустоты была для философа пугающим явлением, однако, по его мнению, и невозможным в природе. Ведь эмпирические данные, доступные тогда человеку, никак не могли раскрыть понятие абсолютного вакуума, а все обыденное пространство заполнено воздухом. Например, если из полой трубки попытаться выдуть воздух, то ее стенки сожмутся. То есть внутри не останется не только пустоты, но и самого пространства. А вода в трубах всегда поднималась за поршнем, не давая образоваться пустоте.
Опыт Торричелли: описание Представление о том, что в мире не может быть пространства, не заполненного жидким, твердым или газообразным веществом, успешно прожило до Нового времени – эпохи человеческой мысли и научных достижений. Именно тогда люди вновь вернули себе веру в возможность практического и рационального познания мира. Опыт Торричелли, однако, был не только результатом научных изысканий, но и случайности. Во время строительства фонтанов при дворце одного из герцогов знаменитой династии Медичи было замечено, что вода по трубам действительно поднимается, заполняя образовавшуюся пустоту, однако лишь до определенной высоты, после чего прекращает свое движение. Этот факт не мог не вызвать интереса на родине Возрождения. За объяснениями обратились к широко известному на тот момент (и еще более известному сегодня) физику и математику Галилео Галилею. Однако тот, не найдя приемлемого ответа в логике, решил прибегнуть к экспериментальному пути. Эксперименты было поручено поставить двум его ученикам – Вивиани и Торричелли. Интересных результатов достиг второй. Опыт Торричелли предполагал помещение в стеклянную трубку некоторого объема ртути (она тяжелее воды, потому показывает более наглядные результаты при небольших объемах емкости) так, чтобы туда не попал воздух. При этом верхний конец был запаян, а открытый нижний помещался в чашку с ртутью. Оказалось, что ртуть также не заполняла все пространство трубки, оставляя сверху некоторое количество пустоты. Однако эти эмпирические знания не сразу получили свое теоретическое обоснование. Объяснение опыта Опыт Торричелли скоро стал известен всей просвещенной Европе, ученые которой спорили о природе такого явления. Объяснение факту дал сам Эванджелиста Торричелли. Поскольку в замкнутой сверху стеклянной трубке воздуха над ртутью не было, то он объяснил, что высота ртутного столба определяется буквально давлением воздуха на ртуть в чашке, заставляя ее все больше уходить в стеклянную трубку. Впервые экспериментальным путем было открыто атмосферное давление. Формула Торричелли гласила, что это давление соответствует высоте ртутного столба: P атм = P ртути. Дальнейшие исследования подхватил француз Блез Паскаль, выразивший в числах зависимость высоты столба от тяжести воздуха в конкретный момент, таким образом дав человечеству возможность определять атм. давление.