PRESSION DE L'AIR. — EXPÉRIENCE DE TORRIGELLI

pondérable que la petite quantité de vapeur que le mercure émet à la température ordinaire. Le poids et la force élastique de cette vapeur sont assez faibles pour que nous puissions ^ sans erreur sensible^ en faire abstraction.

Gela posé, il est facile de démontrer que c'est la pression de Tair atmosphérique sur la surface du mercure de la cuvette qui soutient la colonne liquide dans le baromètre. En effet, cette colonne exerce contre la tranche horizontale ac, sur laquelle elle s'appuie dans l'intérieur du tube, une pression dirigée verticalement de haut en bas, et égale au poids d'un cylindre de mercure qui aurait pour base la surface de cette tranche et pour hauteur verticale celle de la colonne. La tranche ac ne peut donc rester en équilibre que si elle est soUicitéenle bas en haut par une pression égale à la première. Or, cette seconde pression ne peut évidemment provenir que de l'air atmosphérique qui presse par son poids^sur la surface extérieure du liquide de la cuvette; celui-ci transmet la pression de l'air à la tranche et l'empéche d'être refoulée par la colonne na. Remarquons, en outre, que puisque la pression de la colonne de mercure sur la tranche ac ne dépend pas de sa formCy mais seulement de sa hauteur verticale (p. 100), les niveaux Fig, 589. supérieurs dans plusieurs baromètres

de forme très-différente, devront tous se trouver dans un même plan horizontal (fig. 389), quelles que soient la forme^et l'inclinaison données au tube. C'est ce que l'expérience confirme. Elle indique aussi que, dans une chambre , le mercure du baromètre se tient à la même hauteur qu'en plein air, pourvu que lair de la chambre communique ou ait communiqué librement avec l'atmosphère. Ce résultat est facile à expliquer. En effet, lorsque l'air de la chambre communique avec l'atmosphère, il se comprime ou se dilate jusqu'à ce que sa force élastique fasse équilibre à la pression de l'air extérieur, et alors, en vertu de cette force élastique, il exerce sur les corps avec lesquels il vient en contact des pressions égales à celles que l'atmosphère exercerait elle-même à cause de son poids.

On voit, par ce qui précède, qu'au niveau des mers, la pression moyenne de l'air sur une surface peu étendue est égale au poids d'une colonne de mercure qui aurait cette surface pour base et pour hauteur 0",76. D'après cela, la pression de l'air sur une surface d'un

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centimètre carré est d'environ 1*^*,033; car un centimètre cube de mercure pèse 15*', 59, et le volume de la colonne de mercure dont le poids mesure la pression cherchée est de 76 centimètres cubes. Avec cette donnée, il est facile de résoudre un problème qui, au premier abord, peut paraître entouré de difficultés insurmontables, savoir, celui de la détermination du poids total de l'atmosphère. En effet, la pression de l'air sur un centimètre carré est égale au poids d'une colonne de ce fluide qui aurait la même base et qui serait prolongée jusqu'aux limites supérieures de l'atmosphère. Par conséquent, le poids de tout l'air est égal à autant de fois i''"',033 que la surface de la terre contient de centimètres carrés. On a trouvé de cette manière un nombre qui n'est pas tout à fait la millionième partie de la masse de la terre, et qui représente plus de 5 quintillions de kilogrammes. Pour nous faire une idée d'un nombre aussi grand, nous dirons que l'atmosphère pèse autant que 5,112,800 cubes d'eau d'un kilomètre de côté.

Le calcul que nous venons d'indiquer montre que l'expérience de Torricelli est une expérience vraiment barométrique, et que Tappareil employé à la faire peut, à juste titre, être nommé baromètre.

AUTRES EXPÉRIENCES A l'aPPUI DE LA PRESSION DE l'aIR.

Pour que des colonnes de différents liquides exercent la même pression sur une surface donnée, il faut que les hauteurs verticales de ces colonnes soient en raison inverse des densités des liquides (p. 113). Par conséquent, en répétant l'expérience de Torricelli avec divers liquides, on devra constater que les hauteurs verticales des colonnes soulevées suivent la même loi, puisque ces colonnes doivent toutes faire équilibre à une même pression , savoir la pression atmosphérique. L'expérience confirme cetle conclusion : l'eau, par exemple, qui est 13,59 fois moins dense que le mercure, s'élève à une hauteur 13,59 fois plus grande que ce dernier, c'est-à-dire à une hauteur de 10"',33, lorsque la pression de l'air est mesurée par une colonne de mercure de O^jJô.

On peut également démontrer la pression atmosphérique au moyen du baromètre à siphon, qui consiste en un simple tube de verre recourbé & branches inégales; la plus courte est ouverte, l'autre fermée, e|^ longueur doit atteindre au moins O'^jSO (fig. 390 ci -après). Après, avoir rempli cette dernière de mercure bien pur, on retourne

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Fig. 590. l'instrument, et on lui donne une position exaclement verticale. On voit alors un espace vide se former à la partie supérieure de la grande branche, et la colonne mercurielle comprise entre le niveau supérieur A et le niveau inférieur B, mesure évidemment la pression atmosphérique. Le zéro de l'échelle qui sert à estimer la hauteur de cette colonne est placé le plus souvent entre les points où s'arrête le liquide dans les deux branches ; quelquefois aussi il se trouve audessous de la coudure inférieure : dans le premier cas, la hauteur barométrique est la somme des distances du zéro aux deux niveaux; dans Je second, elle est leur différence. Dans les baromètres à cuvette et à siphon, la colonne mercurielle reste suspendue par la pression que l'air exerce verticalement de haut en bas, soit sur le mercure de la cuvette des premiers, soit sur celui qui se trouve dans la branche ouverte des seconds. Mais, à cause du principe d'égalité de pression qui se vérifie pour les fluides élastiques comme pour les liquides, la pression de l'air doit s'exercer de la même manière et avec la même intensité dans toute autre direction. Or, c'est ce qu'il est facile de constater. En effet, si l'on relire lentement de sa cuvette le tube d'un baromètre assez étroit pour que l'air ne puisse y diviser la colonne liquide, il la maintient suspendue contre l'action de la pesanteur; la pression de l'air agit donc de bas en haut avec la même intensité que dans la direction opposée. Si Ton remplit de mercure un tube barométrique auquel soit soudé à angle droit un autre tube ouvert de petit diamètre, et qu'on retourne cet appareil, le mercure se répand en partie dans le second tube devenu horizontal, et se maintient dans le premier à la même hauteur que dans le baromètre ordinaire ; la pression de l'air agit donc horizontalement sur la surface inférieure du mercure, avec la même force que dans une direction verticale.

Lorsqu'on dispose un baromètre à cuvette B (fig. 391 ) sous le récipient R de la machine pneumatique, le mercure se maintient dans le tube du baromètre à la même hauteur qu'à l'air libre, parce que la force élastique de l'air du récipient est égale à la pression de l'atmosphère. Mais, quand on fait

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fonctionner la machine, de manière à raréfier de plus en plus l'air du récipient, la colonne de mercure dans le tube diminue de plus en plus, et, lorsque le vide est aussi parfait qu'on peut Tobtenir, le mercure se tient à peu près dans le tube au même niveau que dans la cuvette g. D'où nous pouvons conclure que, dans un vide absolu , cette faible différence disparaîtrait également : nouvelle preuve que Tair atmosphérique est la cause de l'ascension du mercure dans le baromètre.

L'expérience que nous venons de décrire montre aussi de quelle manière on peut, au moyen du baromètre, estimer la force élastique d'un gaz contenu dans un espace fermé. (H. V.)