Tubo di Torricelli

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Stampa raffigurante Evangelista Torricelli mentre esegue il suo esperimento

Il tubo di Torricelli o barometro di Torricelli, chiamato così dal nome del suo inventore, Evangelista Torricelli, fu il primo strumento realizzato appositamente per misurare la pressione atmosferica.

È costituito da un tubo di vetro chiuso a un'estremità riempito di mercurio, posto in una vaschetta, anch'essa contenente mercurio, in modo da creare un sistema di vasi comunicanti.
La scelta del mercurio è data dalla sua alta densità, che permette di lavorare a grandi pressioni con volumi relativamente piccoli.

L'esperimento[modifica | modifica sorgente]

Un tubo, lungo 1 m, della sezione di 1 cm2 e sigillato a un'estremità, viene riempito di mercurio e posto, con l'apertura verso il basso tenuta chiusa in modo che non entri aria, in una bacinella anch'essa piena di mercurio. A questo punto viene aperta l'estremità inferiore e si constata che il tubo non si svuota e che il mercurio scende solo per un certo tratto.

(Vi è da notare il fatto che l'esperimento è valido con tubi di qualsiasi sezione).

Risultati[modifica | modifica sorgente]

Schema del barometro di Torricelli

Torricelli misurò l'altezza che la colonna di mercurio aveva raggiunto, pari a 760 mm, e dedusse che il peso di questa colonna era antagonista ad una forza, generata da quella che oggi chiamiamo pressione atmosferica. Il mercurio contenuto nel tubo non è infatti soggetto alla pressione esterna, al contrario di quello nella vaschetta. Torricelli notò che il mercurio contenuto nel tubo si abbassava fino ad un certo punto. Infatti la pressione agiva solo sulla vaschetta e non nel tubo non essendovi aria dentro questo, e faceva ostacolo al mercurio nel tubo. Per ottenere il valore della pressione atmosferica in pascal sarà quindi sufficiente calcolare il valore della pressione della colonna di mercurio, di cui è nota l'altezza e la densità, applicando la legge di Stevino.

 P_{Hg}= {\rho} \cdot {g} \cdot {h_{Hg}} = 13579 \frac{kg}{m^3} \cdot 9,8 \frac{m}{s^2} \cdot 0,76 m = 1,013 \cdot 10^5 Pa

Da questo esperimento e dal suo inventore prende nome un'unità di misura della pressione, il Torr, chiamato anche "millimetro di mercurio" (mmHg dove Hg è il simbolo chimico del mercurio), in quanto indica la pressione generata da una colonna di mercurio alta 1 mm.

La scelta del mercurio non è casuale: questo materiale, infatti, ha anche allo stato liquido una densità notevole, tale da poter eguagliare la pressione atmosferica con una colonna alta, appunto soltanto 76 cm; ripetendo lo stesso esperimento con dell'acqua, per esempio, sarebbe necessario un tubo lungo 10,33 metri ma l'esperimento fallirebbe perché l'acqua alla sommità della colonna tende a evaporare in un luogo chiuso, creando saturazione, e aumentando il suo volume. in questo caso si creerebbe un aumento di pressione che spingerebbe l'acqua contenuta nel tubo verso il basso, rendendo inattendibile il valore indicato; il mercurio invece ha una bassissima tensione di vapore a temperatura ambiente e rimane liquido.

Pochi mesi dopo, sia alcuni parenti di Torricelli che il fisico francese Blaise Pascal, confermarono il suo esperimento. Quest'ultimo ripeté le misurazioni alle pendici e sulla cima del Monte Ventoso, dimostrando come al variare dell'altezza variava anche la pressione esercitata sul mercurio.

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