Torricelli, 401 anys de Pressió

El 15 d’octubre de 1608 a la vil·la italiana de Faenza va néixer el físic i matemàtic que seria l’inventor del baròmetre, Evangelista Torricelli.

torricelli

Evangelista Torricelli mostrant un baròmetre de mercuri.


Descobriment del baròmetre (1643)

museum_torricelli02

Torricelli va conèixer a Galileu Galilei quan a aquest només li quedaven uns mesos de vida. Galileu va donar a conèixer a Torricelli el problema de que l’aigua d’un pou no podia ésser bombejada per una canonada vertical a una alçada de més de 9 metres. Segons el raonament de Torricelli era el pes de l’atmosfera al pressionar cap avall sobre la superfície de l’aigua del pou el que produïa una pressió capaç d’aguantar el pes de l’aigua que pujava per la canonada, i que això només podia succeir si la pressió produïda pel pes de l’aigua de la canonada era menor que l’exercida per l’atmosfera. El 1643 va comprovar aquesta teoria utilitzant un tub de mercuri segellat pel seu extrem superior, col·locat verticalment sobre una galleda poc profunda on es trobava el metall líquid, de tal forma que la part oberta del tub quedava sota la superfície del mercuri. Com que el mercuri és unes 14 vegades més pesat que un mateix volum d’aigua (Comentari Pq: densitat del Hg = 13.579 g/ml i densitat aigua = 1 g/ml, aprox.), Torricelli va predir que la columna de mercuri es deturaria dins del tub a una alçada d’uns 60 cm, i així va succeir. (Comentari Pq: aquests 600 mmHg equivalen a uns 800 hPa! Això fa pensar que si el 1r baròmetre de Torricelli era gaire precís l’experiment es va dur a terme en una depressió atmosfèrica fortíssima!) Quan Torricelli va percebre que d’un dia per altre es produïen lleugeres variacions en l’alçada del mercuri, va concloure que eren produïdes per canvis de la pressió atmosfèrica. Havia inventat el baròmetre i també havia creat un buit. [Tot paràgraf: referència 1]

Baròmetre Torr

Experiment de Torricelli. Primer baròmetre de Hg.

El principi del baròmetre, que demostrava l’existència de la pressió atmosfèrica, va ser posteriorment confirmat per Blaise Pascal (1648) realitzant mesures a diverses altures. Una de les unitats de pressió, el torr (1 torr = 1 mmHg), es va anomenar així en la seva memòria. Actualment la unitat de pressió del SI és el pascal (Pa), on la pressió atmosfèrica normal a nivell del mar es defineix com a atmosfera (1 atm = 101300 Pa, ó 1013 hPa {on 1hPa = 1 mil·libar} com ens recorda cada vespre en Tomàs Molina).

Barometre

Baròmetre aneroide.


Teorema de Torricelli (1643)

Torricelli també ens va deixar el seu teorema, a partir del qual podem calcular el cabal de sortida d’un líquid per un orifici. Posteriorment s’ha descrit com una aplicació del teorema de Bernoulli i estudia el flux d’un líquid contingut en un recipient, a través d’un orifici, sota l’acció de la gravetat.

La velocitat d’un líquid en un recipient obert, per un orifici, és la que tindria un cos qualsevol caient lliurement al buit des del nivell del líquid fins el centre de gravetat de l’orifici.

D’aquesta manera es planteja la següent fórmula per al càlcul de la velocitat de sortida del líquid per l’orifici del recipient amb una alçada h entre el nivell del líquid i el centre de gravetat de l’orifici:

velocitat

torricelli'

On v és la velocitat de sortida del líquid, g és l’acceleració de la gravetat (g ≈ 9.81 m/s2) i h és l’alçada entre la superfície del líquid i el centre de masses de l’orifici.


Corn de Gabriel

Per acabar amb una curiositat podem recordar que Torricelli també va ésser l’inventor del curiós corn de Gabriel (sí,sí, el nom fa referència a l’arcàngel i el seu corn), altrament conegut com a la trompeta de Torricelli, paradoxal figura de superfície infinita però volum finit.

El laboratori a casa: Experimentem amb la pressió

Aquí us presento quatre experiments que es poden fer a casa de forma segura, senzilla i utilitzant material completament quotidià amb els quals entendrem més bé conceptes com la pressió atmosfèrica, el baròmetre o un buit. Aquests experiments els he gravat  a casa i n’he fet entrades anteriors aquí, al bloc Pq; aquí els tenim:


Referències:

  1. Gribbin, J. Historia de la Ciencia. Barcelona: Crítica S.L., 2003. ISBN 84-8432-607-1.

DSC02479

pàgines 107-108