Дослід Торрічеллі

У 1643 році, працюючи в Академії Флоренції, вчений поставив наступний дослід: він взяв порожню скляну трубку довжиною 1 метр, яка була запаяна лише з одного боку. Потім вчений заповнив її Ртуттю і закрив пальцем відкритий кінець. Після цього він перевернув трубку, занурив її в посудину, що містить рідку ртуть, і прибрав палець. У цей момент Торрічеллі спостерігав, як стовп рідини зменшується. На подив багатьох, і попри те що один кінець скляної трубки був занурений в рідину і був відкритим, вся ртуть не витекла, а виставився певний її рівень.

Експеримент італієць проводив на висоті рівня моря, тому виміряна ним висота стовпа ртуті в трубці склала 76 см або 760 мм. Причому ця величина не змінювалася, якщо нахиляли трубку під різними кутами або використовували прилади різного діаметру. До теперішнього часу значення 760 мм ртутного стовпа вважається нормальним тиском.

Для більшості людей залишається незрозумілим, чому вся ртуть не витекла зі скляної трубки. Для того щоб зрозуміти, в чому полягає дослід, з точки зору фізики, необхідно згадати принцип, що всі поточні субстанції (рідини і гази) передають чиниться на них тиск в усіх напрямках однаково. Причому рідини не змінюють величину зовнішнього тиску, оскільки є нестисливими.

У досліді Торрічеллі з ртуттю стовп цієї рідини має деяку вагу, який створює тиск на обмежену діаметром трубки майданчик. Це тиск точно врівноважується тією ж самою величиною, яку створює вся маса повітря. Слід зауважити, що врівноважуються саме тиску, а не ваги, як іноді помилково говорять. Цей умовивід теоретично можна довести, якщо провести наступну послідовність фізико-математичних міркувань:

Згідно з визначенням, тиск – це діюча на майданчик сила. Для зручності використання всіх формул слід фізичні величини представляти в одиницях виміру міжнародної системи СІ. Тиск розраховується за наступною простою формулою: