토리첼리의 실험

토리첼리의 실험은 1643년 이탈리아 과학자 에반젤리스타 토리첼리(1608-1647)에 의해 피사에서 발명되었다.그의 실험의 목적은 진공의 근원이 대기압에서 온다는 것을 증명하는 것이다.^[1]

컨텍스트

인류 역사의 많은 부분에서 공기와 같은 기체의 압력은 무시되거나 거부되거나 당연하게 여겨졌지만 기원전 6세기 초, 마일투스의 그리스 철학자 아낙시메네스는 모든 것이 단순히 다양한 수준의 압력에 의해 변화되는 공기로 이루어져 있다고 주장했다.그는 물이 증발하여 기체로 변하는 것을 관찰할 수 있었고, 이것이 고체 물질에도 적용된다고 느꼈다.더욱 응축된 공기가 차갑고 무거운 물체를 만들었고, 팽창된 공기는 가볍고 뜨거운 물체를 만들었다.이것은 가스가 실제로 따뜻해지면 덜 밀도가 떨어지고, 더 차가워지면 더 밀도가 높아지는 것과 비슷했다.

아리스토텔레스는 일부 저술에서 "자연은 진공을 싫어한다"고 말했으며, 또한 공기는 질량/무중량을 가지고 있지 않다고 말했다.그 철학자의 인기는 이것을 2천 년 동안 유럽에서 지배적인 견해로 유지시켰다.갈릴레오조차 그것을 받아들였는데, 그것이 사이펀을 만들어내는 것이 진공, 즉 사이펀이 충분히 높다면 그 당김을 극복하는 것이라고 믿고 있었다.

17세기에 에반젤리스타 토리첼리는 공기의 존재를 측정할 수 있는 수은 실험을 했다.그는 한쪽 끝에서 닫힌 유리관을 수은 그릇에 담그고 닫힌 끝부분을 그 밖으로 위로 올려 개방된 끝부분이 물에 잠기게 하곤 했다.수은의 무게는 그것을 아래로 잡아당겨서 맨 끝에 부분적인 진공 상태를 남기곤 했다.이것은 공기/가스가 질량을 가지고 있다는 그의 믿음을 증명해 주었고, 공기/가스 주변 사물에 압력을 가스는 질량을 가지고 있다.이 발견은 토리첼리가 다음과 같은 결론을 내리도록 도왔다.

우리는 원소 공기의 바다 밑바닥에 가라앉아 살고 있는데, 의심할 여지 없는 실험에 의해 무게가 있다고 알려져 있다.

이 시험은 기본적으로 최초의 문서화된 압력 게이지였다.

블라이즈 파스칼은 더 멀리 가서, 그의 처남에게 산의 다른 고도에서 실험을 시도하게 하고, 대기의 바다에서 멀리 내려갈수록 압력이 더 높다는 것을 알게 되었다.

절차

이 실험은 공기압을 측정하기 위해 간단한 기압계를 사용하여 튜브의 75%까지 수은을 채워준다.튜브의 기포는 여러 번 뒤집어서 제거해야 한다.그 후 튜브가 완전히 채워질 때까지 깨끗한 수은이 다시 한 번 채워진다.그런 다음 수은이 가득한 접시 위에 기압계를 거꾸로 놓는다.이것은 표면의 수은과 튜브 안의 수은의 차이가 약 760 mm가 될 때까지 튜브의 수은이 떨어지게 한다.^[2]관이 흔들리거나 기울어져도 기압의 영향으로 표면과 관내의 차이가 영향을 받지 않는다.

결론

토리첼리는 관 속의 수은액이 접시 위의 수은액 표면에 존재하는 대기압에 의해 도움을 받는다고 결론지었다.그는 또한 하루하루의 액체 수치의 변화는 대기압의 변화에 기인한다고 말했다.튜브 안의 빈 공간을 토리첼리칸 진공 청소기라고 한다.^[3]

• 760 mmHg = 1 atm
• 1 atm = 1 013 mbar 또는 hPa
• 1mbar 또는 hPa = 0.7502467mmHg

1 파스칼 = 제곱미터당 1 뉴턴(SI 단위) 1헥타파스칼은 100 파스칼이다.

추가 이미지

참조