Magique ? Non, atmosphérique !

Vb = (racine de)(2gh) … Cela ne vous dit rien ? Rassurez-vous, à moi non plus ! Et pourtant nous constatons jours après jours l’usage de cette formule dont la simple évocation a de quoi donner froid dans le dos. Ou cela ? Hé bien le soir, entre le Journal de 20h et la série américaine du moment, lors du bulletin météo quotidien, car il s’agit ni plus ni moins que de la formule de Torricelli, mise en application dans les baromètres, et ce depuis le XVII° siècle. A travers ce modèle d’un autre temps, Expertissim vous invite aujourd’hui à vous réconcilier avec vos cours de physique.

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L’histoire d’une invention

C’est au scientifique italien Torricelli que l’on doit cette géniale invention qu’est le baromètre , créé au milieu du XVII° siècle. Comme beaucoup d’autres découvertes, le baromètre résulte part de hasard et d’une simple interrogation, en l’occurrence, celle des fontainiers florentins qui ne parvenaient pas à élever l’eau des bassins au-delà d’une certaine altitude. Ce constat banal souleva une question beaucoup plus vaste et poussa le physicien à percer le secret de la pression atmosphérique .
 

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Une expérience … renversante !

Dès lors, Torricelli procéda comme nous-mêmes, lorsqu’enfant nous sirotions notre diabolo-menthe, à la différence près qu’il utilisa du mercure : il prit un tube de verre gradué qu’il emplit de mercure et le déposa tête en bas dans un bassin lui-même rempli de mercure. Loin de se vider dans le bassin, le mercure se stabilisa dans le tube, à une hauteur de 76 cm et ce, quelle que soit la hauteur du tube. Magique ? Non, atmosphérique ! Torricelli en déduit que l’air constitue une force et une pression sur le bassin et empêche le tube de se vider. C'est-à-dire que la pression de l'air contrebalance le poids du mercure. Nous sommes en 1643... et le premier baromètre à mercure est né !

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Un instrument plus fiable que la grenouille

Plus encore, Torricelli

s'est aperçu que le niveau du mercure variait en fonction de la météo : le niveau baissait dans le tube à l'approche de tempêtes et grimpait en période de beau temps. À partir de ce moment, le tube de Torricelli devint l’instrument indispensable des prévisions météorologiques locales. Aujourd'hui, le baromètre à mercure de Torricelli est toujours utilisé, et sa forme n’a pas beaucoup évolué depuis tout ce temps. Il est toujours formé d'un tube en verre, en forme de U, de 80 cm de long. La pression de mercure, y est mesurée par la différence de hauteur entre les deux niveaux de mercure

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Quand le physicien rencontre le philosophe

Au même moment, à Paris, un certain Pascal reprend les expériences de Torricelli. Le célèbre auteur des Pensées n’est pas encore philosophe mais un remarquable homme de science et un expérimentateur invétéré. Autant dire que l’invention de Torricelli dont parlent alors tous les cercles scientifiques a de quoi émoustiller sa curiosité. Il reprend alors l’hypothèse du physicien italien et confirme l’existence de la pression atmosphérique. Il va plus loin cependant. Ou du moins plus haut, (dans le Puy de Dôme, en Auvergne) dans l’optique de démontrer la relation entre la pression de l’air et l’altitude . Les résultats sont plus que concluants : la hauteur du mercure diminue à mesure que l'on monte en altitude.
Trente ans plus tard, en 1676, l'Académie des Sciences baptisera le tube de Torricelli baromètre ; et en hommage à Pascal, l’on donnera plus tard son nom à l'unité de mesure de la pression : le pascal.


Et voilà, vous pouvez dès à présent reproduire l’expérience chez vous (avec de l’eau bien sûr) et vous improviser météorologue amateur. Soleil et chaleur annoncés pour toute la semaine, vous pouvez vérifier, c’est imparable !
 

 

Par Elodie LUTUN (étudiante à l'ICART)