Transcription de la vidéo
Un baromètre est placé sur une haute falaise. Si le baromètre est abaissé et placé au sol, la longueur du vide de Torricelli sera ___. Est-ce (A) plus grande, (B) plus petite, (C) la même, ou (D) impossible à déterminer ?
Cette question nous demande que devient le vide de Torricelli dans un baromètre lorsque le baromètre est déplacé d’une altitude élevée à une altitude inférieure. Tout d’abord, rappelons comment fonctionne un baromètre.
Un baromètre est composé d’une coupelle de mercure et d’un tube rempli de mercure. Le tube de mercure est retourné et placé dans la coupelle. Lorsque le tube est placé dans la coupelle comme ceci, une partie du mercure s’écoule dans cette dernière. Cependant, tout le mercure dans le tube ne s’évacue pas. C’est à cause de la pression atmosphérique. La pression atmosphérique exerce une force sur le mercure dans la coupelle, qui le pousse vers le haut du tube. Plus la pression atmosphérique est élevée, plus la quantité de mercure qui s’écoule du tube est petite.
En mesurant la hauteur du mercure qui reste dans le tube, on peut déduire la valeur de la pression atmosphérique. Lorsque le mercure s’écoule du tube, il laisse cet espace ici complètement vide. Un volume comme celui-ci s’appelle un vide. Parce que ce baromètre a été inventé par quelqu’un appelé Torricelli, on parle parfois de vide de Torricelli.
Pour répondre à cette question, nous devons déterminer comment la longueur du vide de Torricelli changera lorsque le baromètre sera déplacé du sommet d’une falaise à une altitude plus basse. En d’autres termes, qu’arrivera-t-il au mercure dans le tube ?
Comparons la pression atmosphérique au sommet d’une falaise par rapport à la pression atmosphérique à une altitude plus basse. Rappelons que la pression atmosphérique est la pression exercée sur un objet par tout l’air de la colonne d’air au-dessus. En haute altitude, comme au sommet d’une falaise, la pression atmosphérique est inférieure à celle du niveau de la mer. En effet, quand un objet est en hauteur, la colonne d’air au-dessus est beaucoup plus petite. De plus, l’air à haute altitude est moins dense que celui à basse altitude. Ces deux facteurs signifient qu’il y a moins d’air au-dessus de l’objet pour exercer une pression. Par conséquent, la pression atmosphérique est plus basse à des altitudes plus élevées.
Ainsi, lorsque le baromètre se déplace du sommet de la falaise à une altitude plus basse, il passe d’une pression atmosphérique inférieure à une pression atmosphérique plus élevée. En d’autres termes, la pression atmosphérique qu’il subit augmente.
Alors, comment cette augmentation de pression atmosphérique affecte-t-elle la longueur du vide ? Rappelez-vous que la pression atmosphérique pousse le mercure dans la coupelle vers le haut du tube. Plus la pression atmosphérique est élevée, plus le niveau de mercure dans le tube est élevé et plus la longueur du vide est petite. Ainsi, lorsque le baromètre est déplacé du sommet de la falaise vers le sol, la pression atmosphérique qu’il subit augmente. Cela provoque la poussée du mercure dans le baromètre dans le tube, ce qui diminue la longueur du vide de Torricelli.
Si nous regardons les réponses proposées, nous voyons que cela correspond à la réponse (B) plus petite. Si le baromètre est abaissé et placé au sol, la longueur du vide de Torricelli sera plus petite.
