Эксперименты с водой: краткий обзор опыта Торричелли и его результаты

В XVI веке итальянский ученый Евангелиста Торричелли совершил ряд опытов, которые позволили ему сделать важные открытия в области гидродинамики. Один из самых известных опытов, проведенных им, был связан с использованием воды и получением барометрического давления.

Торричелли задался вопросом, как можно измерять высоту столба воды с помощью барометра. Для решения этой задачи он воспользовался бумагой и трубкой, в которую он перевернул барометр. Результаты опыта оказались очень интересными и позволили рассчитывать атмосферное давление с достаточной точностью.

Опыт заключался в следующем: Торричелли установил трубку барометра вертикально, причем ее верхний конец был открыт в верхней части помещения. Вода, наливаемая в трубку, должна была выливаться до определенной точки и оставшаяся площадь должна была заполниться воздухом без каких-либо пузырей. Эта высота столба воды и указывала на значение атмосферного давления.

Результат оказался удивительным: столб воды был примерно 10 метров по высоте (то точнее, с учетом погрешностей, примерно 9,9 метров). Благодаря этому опыту Торричелли смог связать атмосферное давление с изменениями воздушного давления.

§ 44 Измерение атмосферного давления Опыт Торричелли

Опыт Торричелли полностью подтвердил предположение о существовании атмосферного давления. Он провел его в 1643 году. Трубку длиной около 1 мм он заполнил ртутью и погрузил ее концом в чашку с ртутным жидким металлом. Ртути в трубке оказалось меньше, чем в чашке, следовательно, воздушное давление на уровнем ртутного столба барометра выше его верхним уровнем в чашке.

Барометр – прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления. Торричелли показал, что сумма двумя различными изначальными высотами ртутного столба в итальянской глубине моря практически не изменяется.

Чтобы измерить атмосферное давление, нужно взять стеклянную трубку, закрыть ее одну часть бумагой, а затем опустить эту чашку в сосуд с ртутью. Ррижавив, специальными свойствами воды в чашке можно производить измерения атмосферного давления.

Опыт Торричелли называется опытом измерения атмосферного давления, а само значение, измеряемое с помощью барометра, рассчитывается по его единицам.

Вопросы 44:	Сумма двух изначальных высот ртутного столба в итальянской глубине моря практически не изменяется.
Определите 44:	Высоту ртутного столба в барометре
Чему равна 44:	Непостоянное упражнение

Вопросы

1. Как называется безвоздушное пространство в трубке Торричелли?

Безвоздушное пространство в трубке Торричелли называется вакуумом.

2. Как называется шкала для измерения атмосферного давления?

Шкала для измерения атмосферного давления называется барометром.

3. Каким образом Торричелли измерил высоту столба воды?

Торричелли измерил высоту столба воды, положив верхнюю часть стеклянной трубки в воду и нижнюю часть трубки в чашку с водой. При определенном уровне давления воздуха, вода перестала выливаться из трубки, и это значение высоты столба воды он принял за точку отсчета.

4. Каким образом можно рассчитывать атмосферное давление с помощью опыта Торричелли?

Для рассчитывания атмосферного давления с помощью опыта Торричелли необходимо измерить высоту столба воды в трубке Торричелли и добавить к этому значению понижение столба ртути в барометре, сводках которого можно найти в специальной таблице. Сумма этих двух значений даст нам атмосферное давление.

5. Что произойдет с высотой столба воды в трубке Торричелли при возрастании атмосферного давления?

При возрастании атмосферного давления высота столба воды в трубке Торричелли будет понижаться, так как давление воздуха на поверхности воды в чашке будет увеличиваться, и вода будет подниматься выше в трубке.

6. Можно ли пренебречь весовым давлением воды на дно столбика?

Да, в опыте Торричелли можно пренебречь весовым давлением воды на дно столбика, так как это давление непостоянно и незначительно по сравнению с атмосферным давлением.

Задание	Высота столба воды (см)	Понижение столба ртути в барометре (см)	Атмосферное давление (мм рт. ст.)
1	30	76	760
2	25	75	750
3	35	77	770

Упражнение 21

Одним из интересных опытов Торричелли с водой было опыт с использованием чашки и стакана. Он взял стеклянную трубку, закрытую снизу, и заполнил ее водой. Затем он погрузил ее в чашку с водой и оставил верхнюю часть трубки открытой. Когда он поднял трубку, он заметил, что вода начала подниматься в трубке. Она прекратила подниматься, когда достигла определенной точки.

Опыт Торричелли показал, что воздух оказывает давление на поверхность воды. Задание состояло в вычислении высоты столба воды в трубке, которое прекратилось подниматься. Таким образом, он установил значение атмосферного давления, которое оказывается на поверхность воды.

Торричелли объяснил свой опыт следующим образом: воздух окружает всю Землю и имеет определенное давление. Нижняя часть трубки, погруженная в воду, имеет равное атмосферному давление. Однако верхняя часть трубки, находящаяся над водой, открыта и подвержена только атмосферному давлению, поэтому вода в трубке поднимается до тех пор, пока давление атмосферы на ее поверхность не будет равно давлению, которое оказывается на верхнюю часть трубки.

Уровень воды в чашке будет зависеть от высоты, на которую была поднята верхняя часть трубки. Очень простейший прибор, определяющий атмосферное давление, можно сделать, если взять стеклянную трубку, закрыть ее снизу, опустить в чашку с водой и оставить верхнюю часть открытой. По высоте уровня воды в трубке можно определить сумму атмосферного и ртутного давления.

В опыте Торричелли вода выливалась только из верхней части трубки, поэтому трубка заполнялась атмосферным воздухом. Погружай трубку в чашку с водой и измеряй высоту столба воды в трубке. Потом закрой сверху трубку пальцем и вытяни трубку из воды. Закончится он совсем не на дне чашки с водой, а на некоторой высоте над ней от поверхности воды. Оставшейся частью трубки можно не заморачиваться, она служит только для поддержания уровня воды. Измерив высоту столба воды в трубке, можно вычислить атмосферное давление на это место. Если у вас дома есть жидкий ртутью барометр, вы заметите, что точка около 44 уровня нашего моря самое значительное из его значения.

Вопросы: 1) Как называется упражнение 21? 2) Что происходит с водой в стеклянной трубке, когда ее погружают в чашку с водой? 3) Чему равно давление атмосферы на исследуемую точку? 4) Чему равно атмосферное давление на это место?

Задание

Итальянский физик Торричелли провел опыт с водой, чтобы измерить атмосферное давление. Он взял стеклянную трубку, пропустил ее нижний конец через окулированное дно, чтобы закрыть его. Затем он перевернул трубку и опустил ее открытый конец в чашку с водой. Когда он выпустил дно трубки, вода начала выливаться из нее, но прижала воздух, создавая внутри трубки столб воды, который остановился на некоторой высоте. При этом верхняя поверхность столба воды приняла плоскую форму с равным уровнем.

Получилось, что высота столба воды в трубке пропорциональна давлению воздуха над поверхностью воды. Таким образом, в опыте Торричелли было установлено соотношение между высотой столба воды и атмосферным давлением.

Такой прибор для измерения атмосферного давления назвали барометром. Для измерения давлений Торричелли использовал ртутью, так как она позволяет получить более точные результаты.

Измерение атмосферного давления с помощью барометра может быть произведено следующим образом. Переверните барометр так, чтобы ртуть заполнила всю трубку и дно осталось полностью погруженным в жидкость. Если высота столба ртути в трубке при этом будет меньше, чем в верхней точке, то значение атмосферного давления будет самое высокое. Если же высота столба ртути будет больше, чем в верхней точке, то значение атмосферного давления будет самое низкое. Если высота столба ртути будет равна высоте в верхней точке, то значение атмосферного давления будет средним.

Вопросы, которые можно задать по данной теме:

1. Как проводился опыт Торричелли с водой?

2. Что такое барометр и для чего он используется?

3. Как измеряется атмосферное давление с помощью барометра?

Видео:

Опыт Торричелли из ртутью. Измерение атмосферного давления

Опыт Торричелли из ртутью. Измерение атмосферного давления by Сергей Христян 508 views 5 years ago 48 seconds