Номер 3, страница 177 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 6. Статика. Законы гидро- и аэростатики. Параграф 32. Давление. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Вопросы - номер 3, страница 177.

Условие.

3. Опишите опыт Торричелли.

Решение.

Опыт Торричелли — это знаменитый физический эксперимент, поставленный итальянским ученым Эванджелистой Торричелли в 1643 году. Этот опыт стал первым убедительным доказательством существования атмосферного давления и привел к изобретению первого ртутного барометра.

Цель опыта:
Основной целью опыта было доказать, что окружающий нас воздух имеет вес и, следовательно, оказывает давление на земную поверхность и все предметы на ней, а также измерить величину этого давления.

Необходимое оборудование:
1. Стеклянная трубка длиной около одного метра, запаянная с одного конца.
2. Чаша или другой сосуд.
3. Ртуть.

Ход проведения опыта:
1. Стеклянная трубка полностью заполняется ртутью так, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха.
2. Открытый конец трубки плотно зажимается (например, пальцем), после чего трубку переворачивают и опускают этим концом в чашу, также наполненную ртутью.
3. Конец трубки погружается под уровень ртути в чаше, и палец убирается.

Наблюдения и выводы:
После того как отверстие трубки было открыто, ртуть из нее частично вылилась в чашу, но не вся. Столб ртути в трубке остановился на определенной высоте — примерно 760 миллиметров над уровнем ртути в чаше. Пространство над столбиком ртути в запаянной части трубки стало пустым. Это пространство получило название «торричеллиева пустота».
Торричелли сделал гениальный вывод: столб ртути в трубке не выливается полностью, потому что его удерживает давление, которое оказывает воздух на поверхность ртути в чаше. Таким образом, давление столба ртути уравновешивается давлением атмосферы.
Величина атмосферного давления ($p_{атм}$) может быть рассчитана по формуле давления столба жидкости:
$p_{атм} = \rho \cdot g \cdot h$
где $\rho$ — плотность ртути, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{h}$ — высота столба ртути.
Торричелли также заметил, что высота столба ртути меняется в зависимости от погодных условий, что положило начало метеорологическим наблюдениям с помощью барометра.

Ответ: Опыт Торричелли состоит в следующем: запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной около 1 м заполняют ртутью. Затем, закрыв открытый конец, трубку переворачивают и опускают в чашу с ртутью. Когда открытый конец оказывается под уровнем ртути, его открывают. Часть ртути выливается, но в трубке остается столб высотой около 760 мм. Пространство над ртутью в трубке — вакуум («торричеллиева пустота»). Опыт доказывает, что атмосфера имеет давление, которое уравновешивает давление столба ртути. Прибор, созданный в ходе опыта, является первым ртутным барометром.