Esperimento di Torricelli

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Nel 1644 Evangelista Torricelli, fisico e matematico, allievo di Galileo, in una storica lettera destinata a M.Ricci, comunico’, descrivendo minuziosamente una famosa esperienza, di essere riuscito a misurare la pressione atmosferica. L’esperienza di Torricelli suscitò, specie nelle comunita’ ecclesiastiche, una certa diffidenza, soprattutto a causa di alcune indirette conseguenze (la scoperta del vuoto) difficilmente inquadrabili nella logica di alcune tradizioni religiose.

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L’esperimento di Torricelli

Si prende un tubo lungo circa 80-90 cm e di diametro di un cm e sigillato a una estremita’, viene riempito di mercurio e posto, con l’apertura verso il basso tenuta chiusa, in una bacinella anch’essa riempita di mercurio. Aprendo l’imboccatura inferiore del tubo, si crea un sistema di vasi comunicanti, per il quale la pressione del liquido all’interno del tubo e’ uguale alla pressione esercitata dall’atmosfera sul mercurio contenuto nella vaschetta:infatti il mercurio contenuto nel tubo non e’ soggetto alla pressione esterna, al contrario di quello nella vaschetta. Fissando il tubo a un apposito sostegno, si potra’ notare che il mercurio contenuto nel tubo scendera’ un dato livello, chiamato h, che equivale a 760mm. Al livello della vaschetta agiscono dunque due forze, che sono la pressione atmosferica(dal basso verso l’alto)e la pressione idrostatica della colonnina di mercurio(dall’alto verso l’alto)che sono uguali e contrarie e quindi sono in equilibro.

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Possiamo inoltre dire che la pressione atmosferica della colonna di mercurio ad altezza 760mm e’ in media uguale alla pressione al livello del mare. Con questo possiamo giungere alla conclusione e dire che:

Phg=δ•g•hhg=13579 kg/m3•9,8 m/s2•0,76 m= 1,013•105 Pa

Che equivale a: la pressione del mercurio e’ uguale al peso specifico del mercurio moltiplicato per la forza di gravita’, moltiplicato per l’altezza raggiunta dal mercurio. In questo caso abbiamo usato come unita’ di misura il Pascal, ma ce ne sono molti altri:

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-torr(o millimetro di mercurio)= pressione di una colonna di mercurio ad altezza 1 mm
-bar= 106barie e il sottomultiplo e’ il mbar 10-3, usate in meteorologia
-hPa=102 Pa che viene preferito al mbar e’ 1 hPa=1 mbar 1 Pa=10-5bar
Sapendo che 1 atm e’ uguale a 1,013•105Pa
Possiamo dire che 1 atm=1,013 bar=1013 mbar=1013 hPa=760 torr

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Torricelli usò come liquido il mercurio.

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La sua scelta non e’ casuale, tutt’altro. Questo materiale ha anche allo stato liquido una densita’ notevole, tale da poter eguagliare la pressione atmosferica con una colonna alta solo 76 cm, se invece avesse utilizzato come liquido l’acqua, il tubo sarebbe dovuto essere di oltre una decina di metri per poter eguagliare la pressione atmosferica.