Опыт Торричелли

Способ измерения атмосферного давления предложил в XVII веке итальянский учёный

Эванджелиста Торричелли, ученик Галилея, проделав нижеописанный опыт.

Торричелли наполнил ртутью стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца. Плотно закрыв открытый конец трубки, он её перевернул, опустил в чашку с ртутью и под ртутью открыл конец трубки. Часть ртути вылилась в чашку, а часть её осталась в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказалась равной примерно 760 мм. Над ртутью в трубке образовалось безвоздушное пространство.

Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению.

Атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке.

𝑝 атм=𝑝 _ртути=ρ 𝑔 ℎ =13600⋅ 9. 8⋅ 0. 76=101293(Па)

На практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах).

Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Если атмосферное давление уменьшается, то столб ртути в трубке Торричелли понижается.
Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли.

1мм рт. ст. =133, 3 Па.
1013 гПа (гектопаскали) — это то же самое, что и 760 мм рт. ст.

Ртутный барометр

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (от греч. «барос» — тяжесть, «метрео» — измеряю).

Он служит для измерения атмосферного давления по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью.

Ртутные барометры наиболее точные приборы, поэтому ими оборудованы метеорологические станции и проверяется работа других видов барометров.

До середины 𝑋 𝐼 𝑋 в. для измерения атмосферного давления применяли лишь жидкостные барометры, изобретённые Э. Торричелли.

В 1844 г. Л. Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получивший название барометр-анероид (от греческого слова «анерос» — безжидкостный).

Его основной частью является круглая металлическая коробка 1 с волнистыми (гофрированными) основаниями.

Внутри этой коробки воздух откачан и создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается, и её верхняя поверхность начинает тянуть прикреплённую к ней пружину 2. При уменьшении давления пружина распрямляется, и верхнее основание коробки приподнимается.

К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4. Эта стрелка перемещается по шкале. Градуировку шкалы анероида осуществляют и выверяют по показаниям ртутного барометра.

Чувствительность анероидов настолько высока, что даже при поднятии барометра на 2− 3 м стрелка-указатель прибора заметно перемещается. Это позволяет обнаружить постепенное изменение атмосферного давления.

Барометры-анероиды менее надежны, чем ртутные, так как содержащиеся в них пружины и мембраны со временем изменяют свою упругость, но они более удобны в обращении и потому широко используются на практике.

Поскольку каждому значению атмосферного давления соответствует своя высота над уровнем моря, то шкалу этих приборов можно сразу проградуировать в метрах (или километрах). Барометрические высотомеры, например, используемые в авиации, и называют альтиметрами. С их помощью лётчики определяют высоту полёта самолётов.

12 Следующая ⇒