La pression atmosphérique

Vers 1640, les fontainiers de Florence sont confrontés à un problème : par aspiration, ils n'arrivent pas à faire remmonter l'eau qui se situe à plus de 10 mètres de profondeur. En 1644, sollicité par les fontainiers de Florence, qui ne pouvaient aspirer l’eau à plus de 10,4 m au-dessus de l’Arno et qui ne pouvaient en deviner la raison, Torricelli montre qu’un tube rempli de mercure, si on le retourne dans une cuve rempli de mercure, se vide en partie, la colonne de mercure s’élevant à 0,76 m. 

Pour comprendre le phénomène, Evangelista Torricelli a l'idée de remplacer l'eau par du mercure, un liquide beaucoup plus lourd. En effet, on observe le même phénomène avec ce liquide mais la hauteur de la colonne de mercure ne mesure que 76cm.

Il remplit de mercure un tube de verre de 1 m fermé à une extrémité qu'il retourne au-dessus d'une cuve à mercure. Lorsque le tube est vertical, le mercure dscent dans le tube et son niveau supérieur se stabilise à une hauteur de 76 cm au-dessus du niveau du mercure de la cuve. Torricelli fait l'hypothèse que c'est l'air appuyant sur le mercure de la cuve qui maintient la colonne dans le tube et l'empêche de retomber. Il vient d'inventer le baromètre à mercure.

=> Pourquoi le mercure reste-t-il dans le tube de Torricelli

Quelques années plus tard, le français Blaise Pascal comprend l'origine de la pression atmosphérique : le maintien de la colonne de mercure dans le tube est dû au poids de l'air surmontant la cuve. Il en déduit que la pression atmosphérique doit diminuer avec l'altitude puisque la hauteur de l'air surplombant la cuve diminue.

[Cette gravure illustre l'expérience menée par Périer en septembre 1648, sur demande de Pascal. Le but était la détermination de la variation de pression en fonction de la variation d'altitude (base et sommet du Puy de Dôme). Répétée en d'autres lieux, cette mesure permit à Pascal de proposer une première relation linéaire simple entre altitude et pression (variation de hauteur de mercure dans un tube de Toricelli).]

Pour valider son hypothèse, il demande a son beau-frère auvergnat de mesurer la hauteur de la colonne de mercure au pied du Puy de Dôme, puis à son sommet. Ces mesures lui permettent de confirmer que celle-ci diminue bien avec l'altitude.

En 1946, pour honorer la mémoire de Pascal, on a donné son nom à l'unité de la pression.

[La valeur de la pression atmosphérique P en hectopascal est liée à la hauteur h (en mètre) de la colonne de mercure par : P (hPa) = 1333 x h.]

=> Comment varie la hauteur de la colonne de mercure lorsque l'on passe du pied du Puy de Dôme au sommet ?

=> utilisation d'une formule : calcule, en hectopascal, la pression atmosphérique.