Scoprire il funzionamento del dispositivo di torricelli

fisica

Titolo: Esperienza di Torricelli

Obiettivi:

scoprire il funzionamento del dispositivo di torricelli.

Materiali:

Tubo di Torricelli in vetro (100 cm ) - Sostegno con pinza a ragno - Bacinella per mercurio - M 717c29h ercurio (1000 g ca.) - Metro a nastro - Vetreria.

Svolgimento:

Preliminarmente si versa nella bacinella del mercurio fino a raggiungere un'altezza di circa 3 cm. Si procede, quindi, al riempimento del tubo di Torricelli utilizzando un idoneo imbuto, fino a che il livello del mercurio non raggiunga l'estremità aperta. Si chiude fermamente l'apertura con un dito e si rovescia l'apparecchio immergendone l'estremità nel mercurio posto nella bacinella. E' necessario operare con la massima cautela al fine di evitare ingresso di bolle d'aria o, peggio, la rottura del tubo. Si toglie il dito dall'apertura, si fissa l'apparecchio ad un supporto con pinza a ragno e si osserva ciò che accade. Si nota che all'estremità chiusa del tubo si è formato uno spazio vuoto. Utilizzando un metro a nastro si rileva l'altezza della colonna del mercurio, partendo dalla superficie del mercurio della bacinella, fino al menisco che esso forma nel tubo.

Osservazioni:

All'estremità chiusa del tubo si è formato uno spazio vuoto , tale spazio viene chiamato vuoto torricelliano. In questo spazio sono, presenti solo vapori di Hg, la cui pressione può essere, a condizioni standard di temperatura, considerata insignificante. Applicando la legge di Stevino ( variazione di pressione di un fluido in quiete ) si ha:

Hg = densità mercurio = 13.595 g/cm³ ( a 0 °C )

g = accelerazione di gravità = 980.66 cm/s²

h = altezza colonna di Hg = 76 cm

per cui: p = 13.595 · 98066 · 76 = 1.013 · 10⁵ N/m² ( o pa )

Tale valore si chiama atmosfera ( 1 atm ). Ne deriva che, a 0 °C, 1 cm Hg corrisponde a 1333 N/m² o pa ( 1.013 ·10⁵ / 76 = 1333 ).A livello del mare, la colonna ha una lunghezza di circa 76 cm. Dall'esatto valore rilevato, utilizzando l'equazione si ricava la pressione atmosferica esistente al momento dell'esperienza. Tale valore è, come detto, espresso in N/m² ( pascal ).

Conclusioni:L'esperienza è ben riuscita e i materiali erano idonei.

Progetto: Per realizzare l'esperienza è stato fondamentale l'uso del mercurio perché ha una densità molto elevata, se invece del mercurio si fosse utilizzata dell'acqua per ottenere una pressione idrostatica uguale alla pressione atmosferica, occorrerebbe un tubo lungo più di 10m. Questo viene spiegato dalla legge di stevino secondo cui la pressione idrostatica è relativa anche alla densità del liquido e il mercurio ha una densità 14 volte maggiore di quella dell'acqua.