托里拆利實驗器（J2116型），水銀，1米以上的長玻璃管（或兩根玻璃管中間用橡皮管連接），水槽（燒杯。1643年6月20日，意大利科學(xué)家托里拆利首先進(jìn)行了這個實驗，故名托里拆利實驗。這個實驗測出了1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的大小為約76cm汞柱或10m水柱。不可以用其他液體代替水銀，若用水代替，高度會達(dá)到10.336米，在普通實驗室中不現(xiàn)實，因而不可行。

基本介紹

托里拆利實驗器（J2116型），水銀，1米以上的長玻璃管（或兩根玻璃管中間用橡皮管連接），水槽（燒杯。1643年6月20日，意大利科學(xué)家托里拆利首先進(jìn)行了這個實驗，故名托里拆利實驗。這個實驗測出了1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的大小。

根據(jù)公式：p=ρgh得到P=13.6×10^3kg/m^3×9.8N/kg×0.76m=1.013×10^5Pa因此，托里拆利測出的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1.013×10^5Pa

于是，人們后來就把760mm（76cm）稱作標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0

實驗方法

1．一只手握住玻璃管中部，在管內(nèi)灌滿水銀，排出空氣，用另一只手指緊緊堵住玻璃管開口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水銀的槽里，待開口端全部浸入水銀槽內(nèi)時放開手指，將管子豎直固定，當(dāng)管內(nèi)水銀液面停止下降時，讀出此時水銀液柱與水槽中水平液面的豎直高度差，約為760mm。

2．逐漸傾斜玻璃管，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水銀柱的豎直高度不變。

3．繼續(xù)傾斜玻璃管，當(dāng)傾斜到一定程度，管內(nèi)充滿水銀，說明管內(nèi)確實沒有空氣，而管外液面上受到的大氣壓強(qiáng)，正是大氣壓強(qiáng)支持著管內(nèi)760mm高的汞柱，也就是大氣壓跟760mm高的汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等。

4．用內(nèi)徑不同的玻璃管和長短不同的玻璃管重做這個實驗（或同時做，把它們并列在一起對比），可以發(fā)現(xiàn)水銀柱的豎直高度不變。說明大氣壓強(qiáng)與玻璃管的粗細(xì)、長短無關(guān)。（控制變量法）

5．將長玻璃管一端用橡皮塞塞緊封閉，往管中注滿紅色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松開手指。觀察現(xiàn)象并提問學(xué)生：“如把頂端橡皮塞拔去，在外部大氣壓強(qiáng)作用下，水柱會不會從管頂噴出？”然后演示驗證，從而消除一些片面認(rèn)識，加深理解。

6．通常人們把高760毫米的汞柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，作為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，符號為1atm（atm為壓強(qiáng)的非法定單位），1atm的值約為1.013×10^5Pa

實驗說明

1.不可以用其他液體代替水銀，若用水代替，高度會達(dá)到10.336米，在普通實驗室中不現(xiàn)實，因而不可行；

詳細(xì)過程：已知ρ水銀=13600kg/m∧3;

∵水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)與水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等即p水=p水銀，ρ水gh水=ρ水銀gh水銀

∴h水=ρ水銀/ρ水×h水銀

=13600kg/立方米/1000kg/m3×0.76m

=10.336m

2.若操作正確測量值小于真實值，則可能是管內(nèi)有氣體；若測量值大于真實值，則可能是沒有把管放豎直，且沿管的方向測量水銀柱的高度。

3.實驗結(jié)果 - 水銀高度與試管粗細(xì)無關(guān)。

補(bǔ)充

托里拆利實驗時，若管內(nèi)有少許空氣，水銀柱高度將改變，實驗結(jié)果偏小。

1、玻璃管傾斜，液柱變長，但垂直高度不變，對實驗結(jié)果無影響。

2、玻璃管向上提或下壓，液柱不變，對實驗結(jié)果無影響。

3、水銀槽中水銀的多少對實驗結(jié)果無影響。

4、玻璃管的粗細(xì)對實驗結(jié)果無影響。

5、不小心玻璃管頂部弄破，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？像噴泉一樣噴出嗎？

答：水銀全部退回水銀槽直至與液面相平（形成連通器，前提是水銀槽夠高，否則槽內(nèi)水銀將會溢出）

6、不小心弄破玻璃管側(cè)面，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

答：小洞以上的水銀柱向上移動置頂，小洞以下的水銀柱全部退回水銀槽直至與液面相平。