Барометр Торричелли
Автор naturalscience.ru   
По телевидению или радио мы часто слышим, что атмосферное давление равно, например, 760 мм рт.ст. (читается: семистам шестидесяти миллиметрам ртутного столба). Это число бывает и другим - больше или меньше. Что оно означает? Для ответа на этот вопрос рассмотрим опыт итальянского ученого Э.Торричелли, проделанный им в XVII веке.

 

Стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубку переворачивают и опускают в чашу со ртутью. После этого палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся! Остается "столб" ртути примерно 76 см высотой, считая от ее уровня в чаше. Эта высота не зависит ни от длины трубки, ни от глубины ее погружения.

Объясним этот опыт. Взгляните на нижний рисунок. Желтым цветом мы пометили небольшой слой ртути внутри трубки у ее отверстия. Вес вышележащих слоев действует вниз, толкая "желтый" слой в чашу. Причина этого - сила тяжести. А ртуть в чаше давит на "желтый" слой вверх, толкая его назад в трубку. Причина возникновения этой силы - атмосферное давление, действующее на поверхность ртути в чаше. Согласно закону Паскаля оно распространяется через ртуть даже внутрь трубки. Так как ртуть покоится, то названные силы (обозначим их F1 и F2) уравновешивают друг друга.


Из формулы p=F/S следует, что F=p·S. Так как F1=F2, получаем равенство p1S1=p2S2. Здесь S1 и S2 - площади верхней и нижней поверхностей "желтого" слоя ртути. Так как они равны, то равны и давления p1 и p2. То есть давление, создаваемое столбом ртути в трубке, равно атмосферному давлению. Поэтому столб ртути устойчив.