托里拆利实验

科普小知识2021-08-18 17:02:24

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托里拆利实验器（J2116型），水银，1米以上的长玻璃管（或两根玻璃管中间用橡皮管连接），水槽（烧杯)。1643年6月20日，意大利科学家托里拆利首先进行了这个实验，故名托里拆利实验。这个实验测出了1个标准大气压的大小为约760mm汞柱或10.3m水柱。

中文名：托里拆利实验

提出者：托里拆利

提出时间：1643年

应用学科：物理

实验目的：准确测量标准的大气压强

1、实验简介

标准大气压P=13.6×10^3千克/立方米×9.8牛顿/千克×0.76米　≈1.013×10^5牛顿/平方米=1.013×10^5帕斯卡=1atm=76cmHg=760托=760mmHg1mmHg=1.01325*10^5Pa/760=133.32pa

1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。

2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。

3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。

4．用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验（或同时做，把它们并列在一起对比），可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。（控制变量法）

5．将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭，往管中注满红色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松开手指。观察现象并提问学生：“如把顶端橡皮塞拔去，在外部大气压强作用下，水柱会不会从管顶喷出？”然后演示验证，从而消除一些片面认识，加深理解。

6．通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强，作为1个标准大气压，符号为1atm（atm为压强的非法定单位），1atm的值约为1.013×10^5Pa

1.不可以用其他液体代替水银，若用水代替，高度会达到10.336米，在普通实验室中不现实，因而不可行；

详细过程：已知ρ水银=13600kg/m∧3;

∵水柱产生的压强与水银柱产生的压强相等即p水=p水银，ρ水gh水=ρ水银gh水银

∴h水=ρ水银/ρ水×h水银

=13600kg/立方米/1000kg/m³×0.76m

=10.336m

2.若操作正确测量值小于真实值，则可能是管内有气体；若测量值大于真实值，则可能是没有把管放竖直，且沿管的方向测量水银柱的高度。

3.实验结果(水银高度)与试管粗细无关。

托里拆利实验时，若管内有少许空气，水银柱高度将改变，实验结果偏小。

1、玻璃管倾斜，液柱变长，但垂直高度不变，对实验结果无影响。

2、玻璃管向上提或下压，液柱不变，对实验结果无影响。

3、水银槽中水银的多少对实验结果无影响。

4、玻璃管的粗细对实验结果无影响。

5、不小心玻璃管顶部弄破，会出现什么现象？像喷泉一样喷出吗？

答：水银全部退回水银槽直至与液面相平（形成连通器，前提是水银槽够高，否则槽内水银将会溢出）

6、不小心弄破玻璃管侧面，会出现什么现象？

答：小洞以上的水银柱向上移动置顶，小洞以下的水银柱全部退回水银槽直至与液面相平。