Historia i sposób działania barometru – Asaf Bar-Yosef

Zobacz pełny wykład na: http://ed.ted.com/lessons/the-history-of-the-barometer-and-how-it-works-asaf-bar-yosef

Barometr to przyrząd służący do mierzenia ciśnienia atmosferycznego, który umożliwia meteorologom i naukowcom przewidywanie anomalii pogodowych. Pomimo wielkiej użyteczności tego urządzenia, droga do jego wynalezienia była żmudna. Asaf Bar-Yosef opisuje eksperymenty, które przyczyniły się do stworzenia barometru, oraz wyjaśnia jego działanie.

Autor wykładu Asaf Bar-Yosef; autor animacji: Reflective Films.

Arystoteles powiedział:
"Natura nie znosi pustki",

ponieważ twierdził, że idealna próżnia,
czyli pusta przestrzeń, nie może istnieć,

jako, że otaczająca ją materia
natychmiast by ją wypełniła.

Nie miał on racji.

Próżnia jest nieodłączną
częścią barometru,

czyli urządzenia mierzącego
ciśnienie atmosferyczne.

Ciśnienie atmosferyczne
jest związane z temperaturą,

a nagłe zmiany ciśnienia
mogą wpłynąć

na powstawanie huraganów, tornad
i innych anomalii pogodowych.

Barometr jest ważnym narzędziem

dla meteorologów oraz naukowców.

Jak działają barometry
i kiedy zostały wynalezione?

Trochę to potrwało.

Jako, że teoria Arystotelesa
i innych starożytnych filozofów

mówiąca o nieistnieniu próżni
wydawała się prawdziwa,

mała kto ją kwestionował
przez prawie 2000 lat,

jednak praktyka ją podważyła.

Na początku XVII wieku
włoscy górnicy natknęli się na problem,

gdy okazało się, że ich pompy
nie potrafiły pompować wody

na wyżej niż 10,3 metra.

Niektórzy naukowcy,
wśród nich Galileusz,

twierdzili, że wysysanie powietrza z rury
powoduje ruch wody w powstałą próżnię.

Ale siła próżni była ograniczona i mogła
podnieść wodę tylko na 10,3 metra.

Istnienie próżni było ciągle uważane

za kontrowersyjny pomysł.

Wrzawa spowodowana
niekonwencjonalną teorią Galileusza

zainspirowała Gaspara Bertiego
do wykonania eksperymentu

potwierdzającego istnienie próżni.

Wypełnił on rurę wodą,

zatkał ją z obydwu stron
i postawił w płytkim stawie.

Otworzył dolną część rury

i woda zaczęła lać się do stawu,

aż wysokość słupa wody w rurze
osiągnęła 10,3 metra.

Powietrze nie dostało się do rury,
a w rurze zostało puste miejsce.

Tak Bertiemu udało się wytworzenie próżni.

Mimo tego, że istnienie próżni
zostało wykazane,

nie wszyscy zgadzali się
z teorią Galileusza,

że pusta przestrzeń wywiera tajemniczą,

ale skończoną siłę na wodę.

Młody uczeń i przyjaciel Galileusza,
Evangelista Torricelli,

postanowił zaatakować tę zagadkę
z innej strony.

Zamiast zastanawiać się nad pustką
nad kolumną wody w rurze,

zadał on pytanie:
"Co może wpływać na wysokość wody?"

Ponieważ w kontakcie z wodą w stawie
było jedynie powietrze,

uważał, że ciśnienie wywierane
przez powietrze

uniemożliwia słupowi wody opadnięcie
na niższą wysokość.

Sądził, że eksperyment
nie tylko tworzył próżnię,

ale także pokazywał równowagę

pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym
działającym na wodę z zewnątrz

oraz ciśnieniem hydrostatycznym
kolumny wody wewnątrz rury.

Wysokość słupa wody obniżała się,

aż do osiągnięcia równowagi ciśnień,
czyli aż do wysokości 10,3 metra.

Teoria Torricelliego
nie została łatwo przyjęta,

ponieważ naukowcy sądzili,

że powietrze nic nie waży
i nie wywiera ciśnienia.

Torricelli powtórzył
eksperyment Bertiego,

używając rtęci zamiast wody.

Rtęć jest gęstsza od wody,
więc słup rtęci

osiągnął wysokość około 76 centymetrów.

Torricelli zbudował
dużo mniejszy przyrząd,

ale także wykazał,
że ciężar ma duże znaczenie.

Modyfikacją tego eksperymentu było
użycie dwóch rurek, w tym jednej z bańką.

Jeśli Galileusz miał rację,
to większa próżnia w rurce z bańką

powinna wyssać kolumnę rtęci
na większą wysokość.

Jednak wysokość słupów rtęci
była taka sama.

Teorię Torricelliego ostatecznie udowodnił
Blaise Pascal,

wnosząc barometr na górę
i pokazując, że wysokość słupa rtęci

jest mniejsza niż u podnóża,
bo ciśnienie atmosferyczne

maleje przy wzroście wysokości
nad poziomem morza.

Barometry rtęciowe oparte
na oryginalnym modelu Torricelliego

były używane do pomiaru ciśnienia
atmosferycznego aż do 2007 roku,

gdy ograniczenia w stosowaniu rtęci
z powodu jej toksyczności

spowodowały zaprzestanie
ich produkcji w Europie.

Mimo tego, wynalazek Torricelliego,

który narodził się
z kwestionowania teorii

dotyczących próżni i ciężaru powietrza
jest świetnym przykładem,

jak twórcze myślenie może
mieć ogromne konsekwencje.