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 (1608-1647), fu il primo strumento realizzato appositamente per misurare la pressione atmosferica.[senza fonte]

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 wikitesto]

Un tubo, lungo circa 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 nota che il tubo non si svuota e che il mercurio scende solo per un certo tratto, fino a fermarsi a 76 cm.

Risultati[modifica | modifica wikitesto]

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 a 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 a 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.

Viene utilizzato mercurio in quanto questo materiale, 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.