Досліди з виявлення і виміру атмосферного тиску

Як переконатися в існуванні атмосферного тиску на досвіді? Найбільш вражаючий досвід поставив в 17-му столітті німецький вчений Отто фон Геріке (див. Розділ «Магдебурзькі півкулі»). А ми тут розглянемо досліди хоча і не настільки ефектні, зате більш прості.

Ось найпростіший досвід: втягніть щоки (рис. 21.3). Чому щоки втягнулися – хіба їх щось тягне всередину? У роті немає «гачків», які тягнули б щоки зсередини. Значить, на щоки щось тисне зовні. Це «щось» і є тиск атмосфери: втягуючи щоки, ви зменшуєте тиск повітря в роті, і атмосферний тиск вдавлює щоки. Тому точніше було б говорити, що щоки не затягнуті, а втиснули – вони втиснули зовнішнім атмосферним тиском.

Коли ви п’єте сік через трубочку (рис. 21.4, а), ви теж втягуєте щоки, зменшуючи тиск у роті. І тиск атмосфери, діючи на поверхню соку в пакеті, штовхає сік в трубочку.

Завдяки атмосферному тиску піднімається і вода в трубці слідом за поршнем (рис. 21.4, б). Тиск атмосфери на поверхню води схематично показано червоними стрілками; воно заштовхує воду в трубку при підйомі поршня. Так, наприклад, піднімають воду з неглибокого колодязя.

Однак ще древні будівельники колодязів знали, що підняти воду поршнем з колодязя можна не більше ніж на 10 метрів. Поршень можна піднімати і далі, але вода вище 10 м не піднімається.

«Терпить» чи природа порожнечу? Підйом води слідом за поршнем стародавні греки пояснювали так: якби вода не піднімалася, то між водою і поршнем утворилася б порожнеча, а відповідно до Аристотеля «природа не терпить порожнечі».

Учень Галілея, якого звали Еванджеліста Торрічеллі, наслідуючи приклад свого вчителя, довіряв більше досвіду і розуму, ніж авторитету Аристотеля. Торрічеллі здогадався, що вода піднімається не тому, що її нібито тягне утворюється під поршнем порожнеча, а тому, що її штовхає тиск атмосфери на поверхню води в колодязі (див. Рис. 21.4, б). Однак у міру того як збільшується висота стовпа води в трубці, збільшується і створюване цим стовпом тиск. І як тільки воно стає рівним тиску атмосфери, подальший підйом води стає неможливим.

А якщо все ж продовжувати піднімати поршень? Тоді між ним і поверхнею води утворюється порожнеча. На честь Торрічеллі її назвали «торрічелліевой порожнеча». Так Торрічеллі спростував старовинне оману, що «природа не терпить порожнечі».

Між водою і поршнем буде все-таки не абсолютна порожнеча: там буде водяна пара, але його тиск при кімнатній температурі значно менше, ніж тиск атмосфери.

Чому одно атмосферний тиск? Те, що воду не можна підняти поршнем вище 10 метрів, означає, що атмосферний тиск дорівнює тиску, створюваному десятиметровим стовпом води, тобто багатокілометровий шар повітря над поверхнею Землі створює такий же тиск, як стовп води висотою з триповерховий будинок. При підйомі атмосферний тиск поступово зменшується (див. Розділ «Як залежить атмосферний тиск від висоти?»).

Посилання на основну публікацію