CHAP. VL — ÉQUILIBRE DE L'AIR

Cette expérience semble d'abord très-étonnante ; on ne comprend pas comment l*air d'un appartement peut exercer une , pression si prodigieuse. Il fiatudrait qu'il fïit bien pesant s'il n'agissait que par sa pesanteur, car une colonne d'eau qui aurait toute la hauteur de l'appartement serait bien loin de produire un tel effet. C'est qu'aussi il y a une autre cause. Supposons, pour un moment, que l'expérience ait été faite en plein air; alors, d'après les principes de l'hydrostatique, la pression serait égale au poids de la colonne d'air ayant pour base la largeur de la membrane, et pour hauteur, non pas un mètre, ni dix mètres, ni cent mètres , mais toute la hauteur de l'atmosphère. Puisque sur une même couche de niveau les pressions sont toujours ^ales, on voit que dans un appartement la pression qui s'exerce sur le crève-vessie est aussi toute la pression atmosphérique.

En mesurant cette pression, qui fait éclater avec tant de brmt la membrane du crève-vessie, on aurait tout le poids d'ime colonne d'air qui s'élève aussi haut que l'atmosphère peut 5 étendre ; de même qu'un physicien pourrait , au fond de la mer, avec un appareil semblable , trouver le poids total de la colonne d'eau qui s'élève au-dessus de sa tête.

69. Mesure de la pression atmosphérique. — Puisque l'atmosphère enveloppe la terre, elle en presse tous les points, comme elle presse la membrane du crève-vessie, elle presse Clément toute la surface des continents et toute la surface des eaux , soit dans l'immense étendue des mers , soit dans les lacs, soit dans les vases qui servent à nos expériences.

Supposons qu'un tube plonge par une de ses extrémités dans un vase rempli d'eau (Fig. 22); le Uquide se met au même niveau dans le tube et dans le vase, parce que la pression atmosphérique est la même dans l'intérieur du tube en cd^ et au dehors sur la surface ab. Mais, si l'on aspire une partie de l'air contenu dans le tube, le liquide monte comme s'il était luimême aspiré, il monte de plus en plus à mesure que l'aspiration continue; il s'arrête quand elle cesse, et la colonne soulevée reste suspendue dans l'intérieur du tube. Cette expérience , qui n'est qu'un jeu d'enfant, va nous donner le moyen de mesurer la pression atmosphérique et de trouver le poids total de l'air, comme si nous pouvions mettre toute l'atmosphère dans une balance. En aspirant l'air, on diminue la pression qui s'exerce dans l'intérieur du tube, sans rien changer à la pression exté-

Hd LIVRE PIIEH!EII. — PESANTETIR.

rietire; celle-'di étam alors plus forte , elle finrce le ILtfdile à monter jusqo'à ce que la conditioo d'equilifare soit remplie» c'est-à-<lire jusqu'à ce que la pression soit la même sur toute la couche de niveau^ aussi bien à Tiatërieur en cd qu'à Texténeur ab. Au moment où ces pressions sont égales , le liquide cesse de monter ; mais la pression intérieure qui s'exerce sur od se ooi»pose de deux paities : de la pression due au pinds de la colomie soulevée , et de la pression due à Téiasticitë de l'air qui reste au-dessus du sommet de cette colonne. Ainsi , en dimi* nuant de plus en plus l'élasticité de l'air , l'eau int?érieure doit s'élever de plus en plus ; et enfin , si Ton épuise Vair complètement , il faudra qu'elle s'élève à tel point qu'à elle seule elle presse cd autant que l'atmosphère presse au dehors sur <A\ il faudra donc que le poids de cette colonne d'eau soit égal au poids d'une colonne d'air de même base , ayant pour hauteur toute la hauteur de l'atmosphère ; car, sur chaque centimèn^ carré de surface , l'air et l'eau ne pressent que par leur poids. Voilà donc le moyen de peser une colonne atmosphérique, quelle que soit la hauteur à laquelle elle puisse s'élever; tout se réduit à trouver un tube assez long, et à épuiser l'air assez complètement. Pascal en fit rexpérienoe à Rouen, en 1646; son tube avait 46 pieds de long, et, pour s'éviter la peine d'en épuiser l'air peu à peu, ce qui aurait été impossible en ce temps<^là , Ule fit sceller à un bout, le remplit de vin , et ferma l'autre bout avec un bouchon. Alors, par le moyen de cordes et de poulies, le tube fut redressé verticalement, et rextrémité inférieure fiit plongée dans un vase d'eau. Au moment où l'on enleva le bouchon qui la tenait fermée, toute la colonne liquide s'abaissa dans le tube jusqu'à ce que son sommet f&t à environ 32 pieds au-dessus du nireav de l'eau du vase. Dans les 14 pieds qui étaient au-dessus, il n'y avait point d'air, c'était le vide. Ainsi , la colonne liquide fiEiisait à elle seule équilibre à la pression atmosphérique ; d'où il suit qu'une colonne d'eau ou de vin de 32 pieds de hauteur pèse autant qu'une colonne d'air de même base. Ainsi , chaque point de la surface de la terre est pressé comme s'il était recouvert d'une couche d'eau de 32 pieds de hauteur; et nous, qui vivcms au lond de l'océan de Tair, nous sommés pressés de toutes parts oomme si nous étions au fond d'un lac, avec 32 pieds d'ean as-dessos de nos têtes, le vide étant fait smr le lac.

CHÂP, YI. —PRESSION ATMOSPHÉRiaUE. lit

C'est à des foni^uiers de Florence que nov^ devons le prenier germe de cette découTerte. Aysuat eu ToccasiOQ de faire un corps de pcmspe qui avait plus de 32 pieds de hauteur , ils virent avec grande surprise que Teau ne voidaît pas nM>Qter jusqu'à son sommet. A cette époque , on expliquait rascension des Ucfuides, en disant que la nature ainait horreur du ifide^ et qu'elle y poussait les liquides pour le remplir. Les expGûcatioDS par les causes occultes n'étaient pas de celles dont GiJtlée put se contenter : aussi , dès qu'il eut coonaissanoe du bit obsenré par les fonteniers , il supposa que la pesanteur de Taîr en était la véritable cause. Torricelli, son disciple, en donna la preuve la plus décisive ; voici à peu près son raisonnement : Pour exercer des pressions égales , les colonnes liquides doivent avoir des hauteurs qui soient en raison inverse de leur densité ; donc , un liquide qui pèserait deux fois autant que Teau, ferait équilibre à l'atmosphère avec une colonne de 16 pieds, et le mercure, qui pèse à peu près quatorze fois autant que Veau, doit faii'e étpiîKbre avec ime colonne qui est la quatorûème partie de 3i pieds , ou environ 28 pouces. C'est une conséquence facile à vérifier. On prend un tube de verre d*un mètre de longueur, fermé par un bout; on le remplit de mercure, et ensuite, après ravoir bouché avec le doigt , on le retourne verticalement pour en plonger l'extrémité dans une cuvette remplie de même liquide (Fie, 23). Aussitôt qu'on enlève le doigt, le mercure intérieur descend de plusieurs centimètres, puis il s'arrête; réqaiEbre est établi, la colonne liquide qui reste suspendue rians le tube est une balance qui donne le poids de l'atmosphère. Cet appareil est le baromètre. La colonne d'ea i de Pascal était un véritable baromètre à eau. Le vide qui est au-dessus de la colonne barométrique s'appelle le t^ide barométrique^ ou le ifide Je Torricelli.

Nous pouvons à présent mettre une grande exactitude dans nos résultats. La hauteur du baromètre est la hauteur verticale du sommet s ( Fig. 23), au-dessus du niveau ab\ elle n'est pas la même dans tous les lieux , mais sur les bords de la mer elle est ordinairement de 76 centimètres.

Cest là la hauteur que l'on adopte comme hauteur normale 9 à laquelle on rapporte toutes les autres. Admettons donc poup nn instant que l'air soit calme et en roços dans toute l'étendue de l'atmosphère , que l'équilibré soit partout établi , et que le

iiS LIVRE PREUIER. — PESANTEUR.

baromètre au niveau des mers marque exactement 76 centimètres de hauteur ; il nous sera facile de trouver la véritable mesure de la pression atmosphérique , et de l'exprimer en kilogrammes. En efFet, la hauteur totale de la colonne d'air est inconnue ; mais la pression qu elle exerce sur sa base est justement égale à la pression exercée par la colonne de mercure de 76 centimètres de hauteur qui lui fait équilibre. Or , la pression due à celle-ci , sur l'unité de surface , est , comme nous l'avons vu (59) , égale à son poids , c'est-à-dire à son volume multiplié par le poids de l'unité de son volume , ou enfin, à