Das Torricelli-Experiment wurde 1643 in Pisa von dem italienischen Wissenschaftler Evangelista Torricelli (1608–1647) entwickelt . Ziel seines Experiments war der Beweis, dass die Ursache für den „Vakuumschrecken“ in der Natur im atmosphärischen Druck liegt . [ 1 ]
Kontext
Lange Zeit wurde der Druck von Gasen wie Luft ignoriert, geleugnet oder als gegeben hingenommen. Doch bereits im 6. Jahrhundert v. Chr. behauptete der griechische Philosoph Anaximenes von Milet , dass alle Dinge aus Luft bestünden, deren Druck sich lediglich veränderlich gestalte. Er beobachtete, wie Wasser verdampfte und zu einem Gas wurde, und schloss daraus, dass dies auch für feste Materie gelte. Kondensierte Luft ergab kältere, schwerere Objekte, ausgedehntere Luft hingegen leichtere, wärmere. Dies ähnelte der Tatsache, dass Gase bei Erwärmung weniger dicht und bei Abkühlung dichter werden.
Aristoteles erklärte in einigen Schriften, dass „die Natur ein Vakuum verabscheut“ und dass Luft keine Masse/kein Gewicht besitzt. Die Popularität dieses Philosophen trug dazu bei, dass diese Ansicht in Europa zweitausend Jahre lang vorherrschend blieb. Selbst Galilei akzeptierte sie, da er glaubte, dass die Anziehungskraft des Vakuums einen Siphon erzeugt und dass diese Anziehungskraft überwunden werden kann, wenn der Siphon hoch genug ist.
Im 17. Jahrhundert führte Evangelista Torricelli Experimente mit Quecksilber durch , die es ihm ermöglichten, die Anwesenheit von Luft zu messen. Er tauchte ein an einem Ende verschlossenes Glasrohr in eine Schale mit Quecksilber und hob das verschlossene Ende wieder heraus, während das offene Ende untergetaucht blieb. Das Gewicht des Quecksilbers zog das Rohr nach unten und erzeugte so ein Teilvakuum am anderen Ende. Dies bestätigte seine Annahme, dass Luft/Gas Masse besitzt und Druck auf die umgebenden Objekte ausübt. Diese Entdeckung trug dazu bei, dass Torricelli zu folgender Schlussfolgerung gelangte:
Wir leben versunken am Grund eines Ozeans aus dem Element Luft, von dem durch unbestrittene Experimente bekannt ist, dass es Gewicht besitzt.
Dieser Test war im Wesentlichen die erste dokumentierte Druckmessung .
1647 veröffentlichte Valerianus Magnus seine „Demonstratio ocularis“ , in der er behauptete, die Existenz des Vakuums am Hofe des polnischen Königs Ladislaus IV . in Warschau mittels eines Experiments bewiesen zu haben, das mit dem drei Jahre zuvor von Torricelli durchgeführten identisch war. Drei Monate nach Magnus veröffentlichte Blaise Pascal seine „Expériences nouvelles touchant le vide“ , in denen er Einzelheiten seiner ersten barometrischen Experimente darlegte.
Pascal ging noch weiter als Torricelli, indem er seinen Schwager das Experiment in verschiedenen Höhenlagen an einem Berg durchführen ließ und tatsächlich feststellte, dass der Druck umso höher ist, je tiefer man sich im Ozean der Atmosphäre befindet.
Verfahren
Das Experiment verwendet ein einfaches Barometer zur Messung des Luftdrucks. Dazu wird es zu 75 % mit Quecksilber gefüllt. Eventuell vorhandene Luftblasen im Barometer werden durch mehrmaliges Umdrehen entfernt. Anschließend wird es erneut mit sauberem Quecksilber aufgefüllt, bis es vollständig gefüllt ist. Das Barometer wird dann umgedreht auf eine mit Quecksilber gefüllte Schale gestellt. Dadurch sinkt der Quecksilberspiegel im Barometer, bis der Höhenunterschied zwischen dem Quecksilberspiegel an der Oberfläche und im Inneren etwa 760 mm beträgt. [ 2 ] Selbst bei Erschütterungen oder Neigungen des Barometers bleibt dieser Höhenunterschied aufgrund des atmosphärischen Drucks unverändert.
Abschluss
Torricelli kam zu dem Schluss, dass die Quecksilberflüssigkeit im Rohr durch den atmosphärischen Druck, der auf der Oberfläche der Quecksilberflüssigkeit in der Schale herrscht, begünstigt wird. Er stellte außerdem fest, dass die täglichen Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels durch die Variation des atmosphärischen Drucks verursacht werden. Der leere Raum im Rohr wird als Torricelli-Vakuum bezeichnet. [ 3 ]
1 Pascal = 1 Newton pro Quadratmeter (SI-Einheit) 1 Hektopascal sind 100.000 Pascal
Weitere Bilder
Das Wasser wird zur besseren Sichtbarkeit mit Kaliumpermanganat gefärbt .
Der Schlauch vom Eimer wird bis in den dritten Stock des Gebäudes hochgezogen, und der Punkt, an dem die Flüssigkeit nicht mehr steigt, wird beobachtet.
Das Foto wurde aus der Vogelperspektive während der Durchführung von Torricellis Experiment aufgenommen.
Referenzen
- ^ „Torricellis Experiment. Einfaches Barometer“ . PhysicMax . Abgerufen am 7. Dezember 2016 .
- ^ „Torricellis Experiment“ . Wolfram . Abgerufen am 7. Dezember 2016 .
- ^ Williams, Richard. „Torricelli beweist die Existenz eines Vakuums“ . APS Physik . Abgerufen am 7. Dezember 2016 .
