托里拆利真空

托里拆利真空

托里拆利實驗中充滿水銀的玻璃管,倒置於水銀槽中,水銀下降至一定高度即停止降落,這是因為管內的水銀重量被作用於水銀槽而上的大氣壓所支持。此時,在管內水銀上面除了水銀蒸氣外,並無任何物質,因為水銀蒸氣的氣壓極低(在20℃時只有0.0012毫米水銀柱),所以幾乎可看作是真空,這就叫作“托里拆利真空”。

實驗概述

埃萬傑利斯塔·托里拆利埃萬傑利斯塔·托里拆利

1643年,35歲的埃萬傑利斯塔·托里拆利做了一個著名的實驗。他在長約1米、一端封閉的玻璃管(後稱托里拆利管)內,裝滿密度為水的13.5倍的水銀汞,用手指封住管口而將管倒立於水銀槽內,然後放開手指,則原來達到管頂的水銀柱將下降到高於槽中水銀面760毫米左右處,以與管外大氣壓強的作用相平衡。管的上端這一部分空間,除極稀薄的水銀蒸氣外,可看到真空。這是人類最早用人工方法獲得的真空,曾轟動一時,人們把留在上面的真空就稱為托里拆利真空

發明者介紹

埃萬傑利斯塔·托里拆利(EvangelistaTorricelli,又譯托里切利,1608年10月15日-1647年10月25日),義大利物理學兼數學家,以發明氣壓計而聞名。

實驗原理

托里拆利實驗把充滿水銀玻璃管倒置於水銀槽中,水銀下降至一定高度即停止降落,這是因為管內的水銀重量被作用於水銀槽而上的大氣壓所支持。此時,在管內水銀上面除了水銀蒸氣外,並無任何物質,因為水銀蒸氣的氣壓極低(在20℃時只有0.0012毫米水銀柱),所以幾乎可看作是真空。現在管里水銀面的上方沒有空氣,因此也就沒有空氣壓強對管內液面的作用,管外水銀面上所受到的大氣壓與管內水銀柱對底面的液體壓強是等值的。若玻璃管的頂端,突然破裂一個小洞,管里水銀面上就受到跟管外水銀面上相同的大氣壓,根據連通器的原理,管內外的水銀面就會趨於水平狀態。

托里拆利還發現管中水銀柱的高度會因地面的高度、陰晴及氣溫的變化而變化,由此得出大氣壓強會隨高度、陰晴及氣溫的變化而變化的結論。根據這個原理,他發明了水銀氣壓器,可以直接用水銀柱的高度表示氣壓的大小。

物理實驗

目的和要求

理解托里拆利實驗的原理,了解實驗的作法、操作過程和步驟。

儀器與器材

托里拆利實驗器(J2116型),水銀,1米以上的長玻璃管(或兩根玻璃管中間用橡皮管連線),燒杯,紅色水。

實驗方法

1。一隻手握住玻璃管中部,在管內灌滿水銀,排除空氣,用另一隻手的食指緊緊堵住玻璃管開口端,把玻璃管小心地倒插在盛有水銀的槽里,待開口端全部浸入水銀槽內時放開手指,將管子豎直固定,讀出水銀柱的豎直高度。
2。逐漸傾斜玻璃管,管內水銀柱的豎直高度不變。
3。繼續傾斜玻璃管,當傾斜到一定程度,管內充滿水銀,說明管內確實沒有空氣。
4。用內徑不同的玻璃管和長短不同的玻璃管重做這個實驗(或同時做,把它們並列在一起對比),可以發現水銀柱的豎直高度不變。說明大氣壓強與玻璃管的粗細、長短無關。
5。將長玻璃管一端用橡皮塞塞緊封閉,往管中注滿紅色水,用手指堵住另一端,把玻璃管倒插在水中,鬆開手指。

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