4. Un elev şi-a propus, ca proiect, să confecţioneze un barometru cu apă, înlocuindu-l astfel pe cel cu mercur al lui Torricelli, la presiune atmosfe- rică normală. Ce înălțime a coloanei de apă a obţinut elevul în rezultatul calculelor? De ce n-a fost posibilă realizarea proiectului? R: ≈ 10,3 m
Răspunsuri la întrebare
Barometrul functioneaza pe principiul egalității presiunilor.
Un tub vertical conține un lichid. Are capătul superior inchis, iar capatul inferior se afla intr-un vas cu acelasi lichid ( exact cum sta un pai intr-un pahar cu limonada, dar paiul este inchis la capatul de sus..)
Presiunea aerului acționează in vasul deschis si este echilibrata de coloana de lichid din tub. Tubul este gradat, astfel incat nivelul lichidului arata presiunea.
presiunea lichidului din tub se numește presiune hidrostatica si se determina cu ajutorul formulei P = ρgh
ρ = densitatea lichidului,
g = accelerația gravitationala
h = înălțimea coloanei de lichid din tub
folosind mercur,
P atmosferica = ρ₁gh₁
ρ₁ = densitate mercur, h₁ = inaltimea mercurului din tub
folosind apa,
P atmosferica = ρ₂gh₂ ,
ρ₂ = densitatea apei, h₂ = inaltimea coloanei de apa
ρ₁gh₁ = ρ₂gh₂
h₂ = ρ₁gh₁ / ρ₂g = ρ₁h₁ / ρ₂
stim ca ρ₁ = 13600 kg /m³ [ mercur] , ρ₂ = 1000 kg /m³ [ apa ] ,
reiese ca inaltimea coloanei de apa
h₂ = 13600 h₁ : 1000 = 13,6 h₁
cum inaltimea mercurului in barometrul cu mercur este de 760 mm coloana de mercur = 0,76 m pentru presiunea normala,
rezulta ca inaltimea coloanei de apa = 13,6 x 0,76 m = 10,336 metri
Este dificil de realizat si manevrat un tub de sticla de 10,336 metri
[ capatul superior este la nivelul etajului 4 !!!. Acesta este si motivul pentru care Torricelli a renuntat la folosirea apei si a ales mercur. ]