1. Les découvertes de
Torricelli et de Pascal.
| "La nature a horreur du vide", disait-on à l'époque de Galilée. La doctrine d'Aristote avait traversé les siècles… On pensait qu'il suffisait de faire le vide, en aspirant l'air contenu dans un tuyau, pour élever l'eau d'un puits. Mais les fontainiers de Florence étaient confrontés à un problème : ils étaient incapables de faire monter l'eau au delà d'une hauteur de 10 mètres. Ne parvenant pas à expliquer ce phénomène, ils s'adressèrent à Galilée (1564 - 1642) en personne. En 1638, l'illustre physicien se rend sur les lieux, constate les faits, reconnaît que la théorie d'Aristote a ses limites mais ne propose pas d'explications convaincantes. Ce n'est que deux ans plus tard, en 1643, que le problème sera résolu par le disciple de Galilée : Torricelli (1608 - 1647). |  |
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Torricelli ne croit pas à la théorie d'Aristote
(l'horreur du vide). Il pense plutôt que c'est
l'air, en poussant sur la surface de l'eau du puits,
qui fait monter le liquide dans le tube. Pour
vérifier son hypothèse, Torricelli réalise une
expérience avec du mercure 13,6 fois plus dense que
l'eau. Il remplit de mercure un tube d'un mètre de
long scellé à l'une de ses extrémités, bouche
avec un doigt l'autre extrémité puis retourne ce
tube sur une cuve contenant du mercure. Le niveau de
mercure dans le tube baisse pour se stabiliser à
environ 76 cm au dessus de la surface de mercure de
la cuve. Torricelli est alors convaincu que la
poussée de l'air (la pression atmosphérique),
s'exerçant sur le mercure de la cuve compense le
poids de la colonne de mercure, empêchant le tube de
se vider. L'élève de Galilée vient d'inventer un dispositif permettant de mesurer la pression atmosphérique par la hauteur d'une colonne de mercure. Le baromètre est né ! Au niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 760 mm de mercure. |
| A cette époque, Blaise
Pascal (1623 - 1662) jeune physicien français,
reproduit l'expérience de Torricelli. Le résultat
lui suggère une hypothèse : si la hauteur de la
colonne de mercure est liée à la pression
atmosphérique, alors cette hauteur doit varier avec
l'altitude. Pour vérifier son hypothèse, Pascal
demande à son beau frère (F. Perrier) demeurant en
Auvergne, de monter sur le Puy de Dôme avec un
baromètre. La hauteur de mercure diminue au fur et
à mesure que l'on s'élève en altitude. A la
hauteur de 1000 m Perrier constate une baisse de 8 cm
! La pression atmosphérique ne vaut plus que 680 mm
de mercure. En hommage à Pascal (qui a rédigé, par la suite, plusieurs ouvrage sur le vide et la pesanteur de l'air) on donnera son nom à l'unité légale de la pression (symbole Pa). Un multiple du Pascal est fréquemment utilisé, notamment en météorologie pour exprimer la valeur de la pression atmosphérique : l'hectopascal (hPa). Au niveau de la mer, la pression atmosphérique considérée comme normale vaut 1013 hPa (équivalent à 760 mm Hg). |
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2. Différents types de baromètres.
Les unités de pression utilisées en météorologie.
Les baromètres mesurent la pression atmosphérique exprimée en hectopascals (hPa) ou en millimètres de mercure (mm Hg). On trouve aussi des baromètres gradués en millibars (mbar).
1 mbar = 1 hPa. La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer,dite normale, est égale à 1013 hPa soit 760 mm Hg.
Retiens : 1013 hPa = 760 mm Hg
Mesurer la pression.
Les photos ci-dessous représentent trois types de baromètres : un baromètre de Torricelli, un baromètre anéroïde et un baromètre enregistreur (barographe).
Mesurer la pression P indiquée par chacun d'eux (attention à l'unité !), noter les valeurs lues dans les cases ci-dessous puis vérifier les réponses en cliquant sur le lien "Réponses".
