実験トリチェリは、 1644年に物理的およびイタリアの数学者エヴァンジェリスタ・トリチェリによって行われ、得られた中で、大気圧の最初の測定。
この実験は、都市の給水を改善する必要性から生じました。トスカーナ大公フェルディナンド2世の宮廷数学者だったエヴァンジェリスタトリチェッリ（1608〜1647年）は、ガリレオと一緒に水理現象を研究していました。
図1. Torricelliの実験。大気圧により水銀柱が760 mm上昇します。出典：F. Zapata
実験
1644年、トリチェリは次の実験を行いました。
-彼は水銀を1 mの長さの管に導入し、一方の端を開き、もう一方の端を閉じました。
-管が完全に満たされたとき、彼はそれを逆さにして、水銀も含む容器にそれを捨てました。
-Torricelliは、柱が下降して高さ約76 cmで停止したことを確認しました。
-彼はまた、完全ではありませんが、自由な空間に真空が発生していることに気づきました。
Torricelliは異なるチューブを使用して実験を繰り返しました。彼は小さな変化さえしました：彼はバケツに水を加えました、そしてそれはより軽く、水銀に浮かびました。それから彼は水銀を含む管をゆっくりと水面まで上げました。
それから水銀が下がり、水が上がりました。すでに述べたように、得られた真空は完全ではありませんでした。水銀蒸気または水の残骸が常にあったからです。
大気圧の測定
大気は、窒素と酸素が支配的なガスの混合物であり、アルゴン、二酸化炭素、水素、メタン、一酸化炭素、水蒸気、オゾンなどの他のガスが微量に含まれています。
地球によってもたらされる重力の引力は、惑星を取り巻く全体を維持する責任があります。
もちろん、温度に依存するため、組成は均一ではなく、密度も均一ではありません。地表近くには、自然の出来事や人間の活動による大量の粉塵、砂、汚染物質があります。重い分子ほど地面に近くなります。
変動が非常に大きいため、大気圧の基準高度を選択する必要があります。これは、便宜上、海面として採用されています。
ここでは、海面が変動するだけなので、海面だけではありません。レベルまたはデータムは、専門家間の共通の合意により修正された測地基準系の助けを借りて選択されます。
地面近くの気圧はどれくらいですか？Torricelliは、カラムの高さ（水銀柱760 mm）を測定したときにその値を見つけました。
Torricelliバロメーター
真空が確立されているため、チューブの上部の圧力は0です。一方、水銀槽の表面では、圧力Ｐ１は大気圧である。
チューブの上部にある水銀の自由表面上の参照フレームの原点を選択してみましょう。そこからコンテナ内の水銀の表面まで、カラムの高さHを測定します。
図2. Torricelliバロメーター。出典：エンジニア向け一般物理学。J.レイ。USACH。
赤でマークされた点、深さy 1の圧力は次のとおりです。
ここで、ρHgは水銀の密度です。y 1 = HおよびPo = 0なので、
水銀の密度は一定で重力は一定であるため、水銀柱の高さは大気圧であるP 1 に比例することがわかります。既知の値を置き換える：
国際システムでの圧力の単位はパスカルで、略してPaです。Torricelliの実験によれば、大気圧は101.3 kPaです。
気候にとっての大気圧の重要性
Torricelliは、チューブ内の水銀のレベルが毎日わずかに変動することを観察したため、大気圧も変化する必要があると推測しました。
大気圧は気候の大部分の原因ですが、その毎日の変動は気づかれません。たとえば、嵐や寒さほど目立ちにくいからです。
ただし、これらの気圧の変動は風の原因であり、風は降雨、温度、相対湿度に影響を与えます。地面が熱くなると、空気が膨張して上昇する傾向があり、圧力が低下します。
気圧計が高圧を示しているときはいつでも、天気が良いと予想できますが、低圧のときは嵐の可能性があります。ただし、正確な天気予報を行うには、他の要因に関する詳細情報が必要です。
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奇妙に聞こえるかもしれませんが、圧力は単位面積あたりの力として定義されているため、気象学ではTorricelliによって確立されたように、気圧を水銀柱ミリメートルで表すことが有効です。
これは、水銀気圧計が今日以来ほとんど使用されていないため、Torricelliを尊重すると、760 mm Hgは1トールに等しいためです。言い換えると：
Torricelliが水銀の代わりに水を使用した場合、カラムの高さは10.3 mになります。水銀バロメーターはコンパクトなので、より実用的です。
広く使用されている他の単位はバーとミリバーです。1ミリバールは1ヘクトパスカルまたは10 2パスカルに相当します。
高度計
高度計は場所の高さを示す計器で、その高さの気圧を地上または別の基準の場所の気圧と比較します。
高さがそれほど大きくない場合、原則として空気の密度は一定のままであると想定できます。しかし、大気の密度は高さとともに減少することがわかっているため、これは概算です。
上記で使用された方程式を使用して、水銀の代わりに空気の密度が使用されます：
この式では、P oは地上レベルの大気圧と見なされ、P1は標高が決定される場所の気圧です。
高度方程式は、圧力が高さとともに指数関数的に減少することを示しています。H= 0の場合、P 1 = P、または H→∞の場合、P 1 = 0。
参考文献
- Figueroa、D。2005。シリーズ：科学と工学のための物理学。ボリューム5.流体と熱力学。ダグラスフィゲロア（USB）によって編集されました。
- カークパトリック、L。2007。物理学：世界の概観。6要約版。Cengage Learning。
- レイ、J。2004。エンジニアのための一般的な物理学。USACH。
- モット、R。2006。流体力学。4日。版。ピアソン教育。
- Strangeways、I。2003。自然環境の測定。2番目。版。ケンブリッジ大学出版局。