L'ESPERIMENTO DI TORRICELLI-VIVIANI

Furono Evangelista Torricelli e Vincenzo Viviani, due discepoli di Galileo, a scoprire il segreto della pompa aspirante con un esperimento  (descritto qui sotto con animazione).
Il mistero della pompa aspirante  fu risolto con la seguente scoperta: l'altezza di aspirazione dipende dalla pressione atmosferica (peso dell'aria) che "spinge" l'acqua all'interno del cilindro della pompa in cui è stata "sottratta aria" cioè in cui è stata "creata una depressione". La salita del pistone produce "solo" un abbassamento di pressione all'interno della pompa. Più questo abbassamento è forte più aumenta l'altezza di aspirazione.

L'esperimento di Torricelli-Viviani fu il primo passo lungo la strada che doveva condurre alla realizzazione della macchina a vapore. Le prime, infatti, sfruttavano il vapore solo per creare il vuoto dentro un cilindro e sotto un pistone. Il lavoro utile veniva fatto dalla pressione atmosferica, che, non più controbilanciata, obbligava il pistone a scendere verso il basso (fase attiva). [vedi Papin, Savery e Newcomen]

Come fare l'esperimento

  1. procurarsi un tubetto di vetro alto un metro, con una base chiusa
  2. procurarsi il mercurio
  3. procurarsi una vaschetta
  4. procurarsi un imbuto
  5. versare il mercurio nel tubo, fino a riempirlo
  6. versare il mercurio nella vaschetta
  7. introdurre il tubo nella vaschetta dopo averlo capovolto e sigillato con un dito (adeguatamente protetto!)
  8. togliere il sigillo e lasciare scendere il mercurio
  9. misurare l'altezza a cui si è arrestato spontaneamente il  mercurio
Animazione elaborata con Macromedia Flash a partire da una gif animata tratta da "Le prime macchine a vapore (1690 - 1840)"  a cura della Scuola Media Statale di Calizzano (Savona)
L'uso del mercurio permette di ridurre di 13,6 volte la lunghezza del tubo di vetro. Il mercurio infatti ha un peso 13,6 volte superiore a quello dell'acqua. Usando l'acqua e non il mercurio, il tubo di vetro dovrebbe essere lungo più di 10,33 metri.
La discesa si arresta spontaneamente ad una certa altezza, che dipende dall'altitudine del luogo e dalle condizioni atmosferiche. Al mare in condizioni normali l'altezza della colonna di mercurio è di 76 cm. Viviani fu il primo a fare l'ipotesi che la discesa del mercurio fosse arrestata dal peso dell'aria che grava sul mercurio della vasca. Quando l'esperimento è concluso, nel tubetto, sopra il mercurio, evidentemente non c'è niente, cioè il "vuoto".
Questo esperimento segna una tappa importante nella storia della scienza e della tecnologia;
le prime macchine a vapore, come si diceva, furono infatti macchine "atmosferiche":lLa loro fase attiva avveniva a spese della pressione dell'aria.