PESANTEUR DE L'AIR ET DES GAZ

paraissait donc n'être pas absoloe, ou plutôt Tancienne hypothèse devenait insuffisante.

A Torricelli, élève de Galilée, revient Thonneur d'avoir prouvé que la cause réelle de ces phénomènes est la pression exercée par l'atmosphère sur la surface libre des liquides. Il pensa que, si cette pression est réellement capable de soutenir une colonne d*eau de iO'^^A de hauteur, elle devrait soutenir, de la même manière, une colonne de mercure dont la hauteur serait moindre, puisque, à volume égal, le mercure pèse plus que

l'eau.

Il emplit donc de mercure un tube de verre AB (fig, 97), long d'à peu près i mètre, et fermé à Tune de ses extrémités A; puis, bouchant l'autre

Fig. 97. — Expérience de Torricelli.

extrémité B avec le doigt, il renversa le tube et le plongea par cette extrémité dans une cuvette MN contenant du mercure;. alors, en retirant le doigt, il vit la colonne de mercure conserver une hauteur de 76 centimètres environ, au-dessus de la surface libre HN du mercure dans la cuvette.

93 I'ESA.\TEUI1 ET IIÏDROSTATIOVE.

ifO. ExpéHoecs ée rMcal •« d« Perler. — La mêlDOrable exp^ience de Torricelli avait élé exécutée «fi 1643. En 1648, Pascal la répéta en employant des lubes de diverses formes et de dîrerses grandeurs, qu'il emplissait de dillérents liquides. On cite ordinairement de lui une eipérience faite à Rouen, avec du vin rouge, dans im tube de «erre d'environ 15 mètres de longueur; le liquide resta soutenu dana le tube jusqu'à une bauleur d'environ 33 pieds.

En 1&I8, Périer, beau-frère de Pascal, sur l'invilation du célèbre géomètre, répéta l'expérience de Torricelli au sommet du fuy-de-Mme; d'autres expérimentateurs l'exécutaient en même temps au pied de la montagne. Pascal pensai! avec raison que, si la pression atmosphérique est la véritable cause de l'ascension du mercure, la hauteur de la colonne soulevée doit èlre d'autant moindre que l'on s'élève davantage dans l'atniosphère. C'est ce que les observations de Périer confirmèrent de la ma^ nière la plus complète.

121 . ■■(cryrMaUon de l'cxpéHeaee de TorrleeUl ; m«mu« «e la prMtOtMi ■tMMMiA'riqse. — Revenons i l'eipérience de Torricelli, , et prenons, au niveau de la surface libre du mercure dans la cuvette MN {fig. &8), deux surfaces égales, del centimètre carré par exemple, l'une ab à l'intérieur du tube, l'autre a'f à l'eiiérieur. La pression p que l'atmosphère exerce sur a'b' se transmet dans tous les sens à l'intérieur du mercure (6S); la couche liquide ab reçoit donc, de bas en haut, une pression transmise précisément égale à p; or, puisque celte couche est en équilibre, la pression qu'elle éprouve de bas en haut est égale A la pression qu'exerce sur elle, de haut en bas, le mercure contenu dans le tube ; d'où l'on conclut que la preuion exercée par l'atmiaphére tur une tW' face plane quelconque ett égale au poida d'un cylindre de mercure ayant pour baie celle nrface, et pour hauteur la diilance verticale det deux niveaux du mercure.

D'après cela, pour calculer la pression de

l'atmosphère sur 1 centimètre carré, il suffit

de chercher le poids d'un cylindre de mer-

'*■'*■ cure, ayant 1 centimètre carré de base et 76ceD-

limètres de bauteur. Is volume de ce cylindre est de 76 centimètres

cubes; son poids est donc exprimé, en grammes, par le produit de la

densité 13,6, par 76 (101); on trouve ainsi 1033" ,6, ou t"',D556.

ISa. Éralsatlon de la pr«Mloa alnoaphérhiBe, en h*s*eNr de ^ereare. — La hauteur de la colonne de mercure varie, comme on

PRESSION âTHOSPHÉRIQCE. 95

vient de Toir, avec la hauteur à laquelle on se trouve dans ratniosphére ; elle varie aussi, en un même lieu, aux différents instants du jour : il en est donc de même de la pression atmosphérique. Or, si Ton rapporte toutes ces pressions à une même surface, il est clair qu'elles sont entre elles dans le même rapport que les hauteurs des colonnes de mercure qui leur font équilibre. De là vient qu'au lieu de désigner la pression atmosphérique par sa valeur en kilogrammes, on la caractérise ordinairement par la hauteur de la colonne de mercure qui lui fait équilibre. — On dit, par exemple, que, à un moment donné, la pression est de 75 centimètres; cetle location abrégée signiûe que la pression exercée sur une surface déterminée est égale au poids d*une colonne de mercure ayant pour base cette surface et pour hauteur 75 centimètres.

133. Mm hAntear d« meiwore àmnm le t«be de Torrieelll me- •we mmÊÊti la force élafltlqae de Falr dans le lie« oih TappareO est étaUl. — Considérons, une couche d*air comprise entre deux plans horizontaux peu distants AB et CD (fig, 99). Celle couche supporte la pression due au poids de Tatmosphére, pression qui est mesurée par la hauteur du mercure dans le tube de Torricelli, et qui s'exerce à la fois de haut en bas sur le plan AB, et del)as en haut sur le plan CD. Ces pressions tendent à rapprocher les deux plans, mais, ^^' d*autre pai-t, en vertu de sa force élastique, le gaz fait effort pour les écarter: si donc Téquilibre existe, c'est que la pression exercée de 4iaut en bas sur une portion quelconque du plan AB, par le poids des couches d'air situées au-dessus de lui, est égale à la pression exercée de bas en haut sur la même surface par le gaz, en vertu de sa force élastique. Cette dernière a donc aussi pour mesure la hauteur du mercure dans le tube de Torricelli, et Ton dit, en employant une locution abrégée qui doit être interprétée comme la précédente (122), que la force élastique de Vair est de 1 h centimètres.

On conçoit ainsi pourquoi la hauteur de la colonne mercurielle ne change pas, lorsqu'on transporte l'appareil de Torricelli dans une chambre dont OQ ferme ensuite les communications avec l'extérieur. La force élastique de Pair de cette chambre étant égale à celle de l'air extérieur, la pression qui s'exerce sur la surface du mercure dans la cuvette est égale à celle qu'exercerait l'air extérieur en vertu de son poids.

124. KlTcts produits par la pression atmosphérique et par la force élastique de Talr. — On manifeste, dans les cours, les effets de la pression atmosphérique et de la force élastique de Tair, par différentes expériences qu'il nous est maintenant facile d'expliquer.

L'expérience du crève^essie (fig. 100) consiste à placer, sur la platine de la machine pneumatique, un cylindre de verre, ouvert à ses deux ex-

trémités, et surl^ouverture supérieure duquel on a tendu une membrafie de vessie. Tant qu'on ne fait pas fonctionner la machine, la membrane reste plane, malgré la pression énorme qu'elle supporte de la part de Tatmosphére» parce que la force élastique de Tair intérieur exerce sur elle une pression égale de bas en haut; mais, dès les premiers coups de

Fig. 100. — Crève-vessie.

Fig. 101. — Hémisphères de llagdebourç.

piston qui diminuent cette force élastique, la membrane s'infléchit, et bientôt elle se brise sous Teffort de la pression atmosphérique, avec un bruit qui est dû surtout à la brusque rentrée de Tair dans l'espace vide.

L?s hémUphères de Magdebaurg (fig, 101) sont deux hémisphères de laiton creux, pouvant s'adapter exactement l'un sur l'autre ; une petite bande de cuir graissé, placée entre les deux bords, rend d^ailleurs le contact plus intime. Les hémisphères étai^t superposés, on les fixe sur le conduit de la machine pneumatique, au moyen d'un pas de vis pratiqué dans la monture à robinet que porte l'hémisphère inférieur. Alors, le rùbinet étant ouvert, on fait le vide ; on ferme ensuite ce robinet, et l'on détache l'appareil de la machine pneumatique. La pression atmosphérique, qui n'est plus équilibrée par la force élastique de l'air intérieur, et qui s'exerce normalement à chaque élément de la surface extérieure des hémisphères, maintient ceux-ci appliqués l'un contre l'autre, et cela si fortement que deux personnes tirant en sens opposé ne peuvent parvenir h les séparer. Au contraire, dès qu^on ouvre le robinet, on entend un sifflement qui annonce la rentrée de l'air, et l'on peut alors séparer les hémisphères sans difficulté. — Dans une expérience célèbre, exécutée à Magdeboura; par le bourgmestre Otto de Guericke, qui venait d'inventer la machine pneumatique, vingt chevaux ne purent parvenir à séparer deux hémisphères d'un diamètre assez considérable, dans l'intérieur desquels on avait fait le vide.

Si l'on emplit d'eau, à plein bord, un verre à boire ordinaire, et que sur