Наполните бутылку водой, приложите к ее
отверстию плотно пальцы, переверните ее, погрузите горлышко под воду в
чашке и отнимите пальцы от отверстия. Казалось бы, вода из бутылки может
свободно вылиться – отверстие открыто. Однако она не выливается. Даже
если бы для этого опыта, вы взяли гораздо большую бутыль, вода
выливаться из нее не будет.
Таков простейший опыт, доказывающий, что
воздух имеет вес, потому что водяной столб в бутылке поддерживается не
чем иным, как давлением окружающего воздуха на воду: атмосферное
давление вгоняет воду в бутылку.
Рис. 55. Как проще всего удостовериться, что воздух имеет вес
Как ни
просто это объяснение, оно долго ускользало от исследователей, и только
лет 300 назад было постигнуто итальянским ученым Торичелли, даровитым
учеником и последователем Галилея. Торичелли желал измерить величину
атмосферного давления и рассуждал так: атмосфера не простирается
беспредельно, вес ее ограничен; следовательно, должен иметь границы и
тот водяной столб, который ее уравновешивает. Если бы можно было сделать
опыт с очень высокой бутылкой, то вода не заполнила бы ее всю: высота
водяного столба в такой бутылке послужила бы мерой давления атмосферы.
Однако можно добиться того же самого и другим путем, не употребляя
огромных сосудов: нужно только вместо воды взять более тяжелую жидкость. Рис. 56. Паскаль более трехсот лет назад устроил винный барометр высотою 10 1/2 метров
Торичелли сделал опыт с ртутью, которая тяжелее воды в 13 1/2 раз. Соответственно своему большему весу ртутный столб, уравновешивающий воздушное давление, должен быть в 13 1/2
раз ниже водяного. Значит, можно надеяться увидеть его свободный
верхний уровень уже в сосуде обычных размеров. Послушайте, как Торичелли
сам рассказывает о своем опыте:
«Мы живем, – писал он, – на дне воздушного океана, и опыт с несомненностью показывает, что воздух имеет вес.
«Мною было изготовлено много стеклянных
пузырьков с длинной трубкой в 2 локтя; я наполнял их ртутью, придерживая
отверстие пальцем; когда затем я их опрокидывал в чашку с ртутью, они
опоражнивались, но трубка оставалась наполненной до высоты локтя и
одного пальца. Желая доказать, что пузырек совершенно пуст, я
подставленную чашку доливал водой, – тогда, при постепенном подъеме
трубки можно было видеть, что, едва ее отверстие оказывалось в воде, из
трубки выливалась ртуть, и весь пузырек стремительно наполняла вода до
самого верха.
«Итак, сосуд пуст, ртуть же держится в
трубке. До сих пор принимали, что сила, удерживающая ртуть от
естественного стремления опускаться, находится внутри верхней части
сосуда – в виде пустоты или весьма разреженной материи. Я же утверждаю,
что причина лежит вне сосуда, приходит извне: на поверхность жидкости в
чашке давит воздушный столб высотою в 50 × 3000 шагов. Неудивительно, что жидкость входит внутрь стеклянной
трубки, к которой она не имеет ни влечения, ни отталкивания, и
поднимается так высоко, пока она не уравновесится внешним воздухом.
Ясно, что именно ее толкает. Вода же поднимается в подобной, по гораздо
более длинной трубке почти до 18 локтей, т. е. во столько раз выше, во
сколько раз ртуть тяжелее воды».
|
