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Torricelli

Pour les propriétaires de chat :


Voici comment faire. Renverse le verre sur le goulot de la bouteille. Maintenant, renverse le tout, en maintenant le verre sur le goulot. Surprise! seulement un peu d'eau s'écoule de la bouteille. Et voilà, la bouteille est renversée dans le verre, et pas une seule goutte d'eau de perdue !

Voulez-vous voir encore mieux ? Soulevez la bouteille de façon à ce que le goulot soit à environ 2 cm au-dessus de la surface de l'eau. L'eau s'écoule de la bouteille et s'arrête dès que le niveau du liquide atteint le goulot. Le même phénomène se répète à chaque fois qu'on soulève légèrement la bouteille.

Comment cela s'explique-t-il ? Lorsque l'on renverses la bouteille dans le verre, un peu d'eau s'échappe. Comme l'air ne peut pénétrer dans la bouteille, à cause de la pellicule d'eau, un vide se forme à l'intérieur de la bouteille. A ce moment, la pression atmosphérique empêche l'eau de s'écouler d'avantage. 

En soulevant la bouteille au dessus de l'eau du verre, l'air pénètre par le goulot, prenant la place de l'eau qui peut à nouveau s'écouler dans le verre. Lorsqu'elle atteint le goulot, l'eau du verre empêche l'air de pénétrer dans la bouteille, le vide se crée à nouveau et l'eau cesse de s'écouler.

                       


Pour les historiens :

Evangelista Torricelli (1608 - 1648) était un mathématicien et un physicien italien.
                                      
Les fontainiers de Florence avaient remarqué que les pompes aspirantes ne permettaient pas d'élever l'eau de plus d'une dizaine de mètres. Galilée, interrogé sur la cause de cette limitation, opina pour l'existence d'une «force du vide», explication qui se révéla insatisfaisante pour d'autres situations.

Torricelli fit des expériences avec différents liquides, dont le mercure, consistant à sortir partiellement d'un récipient un tube rempli et renversé, pour constater que le liquide ne descend dans le tube que d'une certaine hauteur. Il soutint l'explication du phénomène par l'existence de la pression atmosphérique: l'air pèse sur la surface du liquide dans le récipient, poussant le liquide dans le tube, cette poussée se voyant équilibrée par le poids du liquide contenu dans le tube. Torricelli constata que le mercure montait de 76 cm dans le tube et il prédit que l'eau monterait de 10 m, sur la base du rapport des poids spécifiques de ces deux liquides.

Mersenne, de passage à Florence, rapporta ces travaux à son entourage parisien, suscitant un vif intérêt. Pascal devait vérifier, en 1648, le résultat annoncé.

Torricelli observa aussi que la hauteur du mercure pouvait varier simultanément en fonction de la situation météorologique.

Pour les scientifiques :

Concepts clés

La pression (P) est la force agissant perpendiculairement à une aire donnée.

P = F / A

La pression est une grandeur scalaire qui se manifeste dans toutes les directions.

L'unité fondamentale de la pression est le N/m2. L'unité dérivée est le pascal (Pa).

Les météorologues expriment la pression en millibars.

1 mb = 0,10 kPa

1 Pa = 1 N/m2, 1 kPa = 1 x 103 Pa

Un pascal est une valeur de pression relativement petite, équivalente grosso modo à la pression exercée par un billet de cinq dollars sur une surface plane.

La pression atmosphérique normale vaut 1,013 x 105 Pa ou 101,3 kPa.

La pression atmosphérique diminue quand on s'élève en altitude.

La pression atmosphérique normale soutient une colonne de mercure de 760 mm de hauteur, ce qu'on exprime par 760 mm de Hg ou 760 torr. Un baromètre sert à mesurer la pression atmosphérique.

La pression (P) exercée par un fluide incompressible est directement proportionnelle à la profondeur du fluide (h), sa masse volumique (r) et l'intensité du champ gravitationnel (g). La pression est indépendante du volume total ou de la forme du récipient.

P = rgh

La pression absolue (Pabs) est la pression mesurée en référence à une pression nulle. La pression manométrique (PG) est une mesure de la différence entre la pression absolue et la pression atmosphérique (Patm).

Pabs = PG + Patm

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