Torricelli

[Damien]

Bonsoir,
J'aurais besoin de votre pour un exercice que je ne comprends vraiment pas.

En 1643, Evangelista Torricelli réalise une expérience fondamentale prouvant l'existence de la pression atmosphérique. Il renverse un long tube de verre rempli de vif-argent (mercure) dans une cuve plein de ce même liquide.
Il observe alors que le liquide descend dans le tube en laissant au-dessus un espace vide. Le liquide, soumis à la pression atmosphérique, forme une colonne de 760 mm de hauteur. Ce dispoditif constitue l'ancêtre du baromètre: le baromèttre à mercure.

1. Comment expliquer la hauteur de liquide restant dans le tube?
2. Calculer la valeur de l'intensité du poids d'une colonne de mercure Hg de surface 1,00 m^2 et de hauteur 760 mm.
3. Faire un lien avec la valeur de la pression atmosphérique Patm.
Données. P=m.g avec g=10,0N.kg^-1
p=m/V; pHg=13,6.10^3kg.m^-3

Merci de votre aide

[SoS(11)]

Bonjour,

Pour vous aider il faudrait que vous commenciez par répondre aux questions pour lesquelles vous pensez avoir la réponse ou une idée. Alors je pourrais vous aider.

A bientôt.

[Damien]

1. Je n'ai aucune idée.
2. Je pense que c'est:
F=P.S
Avec P=7,6.10^4 Pa et S=1,00 m^2
Donc F=7,6.10^4 N
3. Je n'ai aucune idée.

[SoS(11)]

Pour la première question, pourquoi le tube ne se vide t-il pas entièrement?

Pour la 2), pourriez vous détailler votre calcul car la réponse est fausse.

A bientôt

[Damien]

1. Car il n'y a plus de place pour que l'intégralité se vide.
2. 760mm=0,76m donc 0,076bar donc 7,6.10^3 Pa ?

[SoS(11)]

Pour le 1) ce n'est pas la bonne réponse. Pensez plutôt en terme d'action mécanique et avec la notion d'équilibre.

Pour le 2) vous n'y êtes pas du tout.

Pour calculer le poids, il faut connaître la masse de mercure de la colonne.

Pour trouver la masse vous connaissez la masse volumique et vous pouvez trouver le volume de la colonne qui est un cylindre.

A vous

[Damien]

Pour la 1 et la 3 je ne sais toujours pas.
Mais la 2:
P=m.g
Avec m=13,6.10^3.0,76=10336 kg
Donc P=103360 N ?

[SoS(11)]

Pour la 1) votre colonne de mercure a baissé au départ car le poids de la colonne est plus important que l'action exercée par l'air.

Elle est à l'équilibre car .....?

Pour le 2) très bien

Pour le 3) Quelle est la valeur de la pression atmosphérique? Comparée la à la valeur du poids trouvé.

A bientôt

[Damien]

1. de quel air parlez-vous, celui contenu dans le tube ou dans la cuve?
3. La pression du mercure est plus élevée que celle de l'atmosphére ?

[SoS(9)]

Lorsque le niveau de mercure a baissé dans le tube, le volume laissé libre contient-il de l'air (si oui d'où vient cet air) ou bien ce volume est-il vide?
Vous pouvez faire un schéma en représentant les forces de pression qui s'exercent sur le mercure placé dans la cuve. Demandez vous ce qui se passerait pour le niveau de liquide dans la cuve si tout le mercure contenu dans le tube descendait. Une fois que vous aurez répondu à cette question, vous devriez pouvoir expliquer pourquoi le mercure ne descend plus du tube. Nous verrons cela en détails ensuite

[Damien]

Si on vide tout le contenu du tube, ce dernier flotterait. Cependant je ne comprends toujours pas quelles sont les pressions qui se compensent et qui permettent de maintenir le tube droit ?

[SoS(13)]

Bonsoir Damien,
Si vous relisez le texte, l'espace au dessus du mercure est vide donc sans air donc sans pression.
Par contre, au dessus du mercure de la cuve, il y a de l'air donc une pression atmosphérique. C'est cette pression qui maintient une certaine quantité de mercure dans le tube.
Si cette pression change avec les conditions météorologiques, alors la hauteur de mercure varie.
Pour répondre à la dernière question, il vous faut comparer la pression de la colonne de mercure avec la pression atmosphérique.

[Damien]

La pression atmosphérique est égale à celle de l'eau restant dans le tube, les pressions se compensent, c'est pour ça que l'eau ne se vide pas complètement et que le tube reste droit ?

[SoS(13)]

Oui, mais ce n'est pas de l'eau, c'est du mercure.
Qu'en déduisez-vous ?

[Damien]

Ah excusez-moi
je ne sais pas