Torricelli né en 1608 et mort en 1647 fut un physicien et mathématicien italien. Il a fait parler de lui dans le domaine de la météorologie. En effet il est connu pour avoir mis en évidence, en 1644, la pression atmosphérique, en étudiant la pompe à eau de Galilée, ce qui lui permit d’inventer le baromètre à tube de mercure qui porte son nom. Une unité de pression, le torr, lui est dédiée. Elle correspond à la pression d’un millimètre de mercure. [Mais c’est le pascal qui fut retenu comme unité du système international en hommage à Blaise Pascal, qui poursuivit et développa les recherches dans ce domaine (1646-1648)].
Il est vraisemblable que Torricelli a toujours voulu s’éloigner des démêlés avec l’Inquisition. Michelangelo Ricci lui écrit de Rome, le : « Je crois que vous êtes déjà assez dégoûté par l’opinion inconsidérée des théologiens et par leur habitude de mêler constamment et immédiatement les choses de Dieu aux raisonnements concernant la nature. » Or les jésuites, en particulier Niccolò Zucchi, excluent le fait qu’il y a vide dans la chambre barométrique : pour Constantini (Baliani e i Gesuiti, Florence, 1969), c’est pour éviter un nouveau conflit avec les mathématiciens. Ceci pourrait expliquer le silence de Torricelli sur le sujet.
Origine du problème
Ce problème correspond à une considération très pratique : depuis longtemps l’approvisionnement en eau des villes a convaincu les fontainiers que les siphons dysfonctionnent à 18 brasses (soit 10,3 m). Le plâtre permettait d’élever la hauteur de la colonne d’eau, mais sans qu’on sache pourquoi.
Galilée, en 1590, est opposé à l’idée du vide grosso, mais sous l’influence de Jean-Baptiste Baliani concéda le vide entre molécules dans l’eau, enfin se résolut au vide grosso vers 1635.
Baliani en 1630 a la vision juste : La Nature n’a pas horreur du vide, seule la pression de l’air équilibre la pression de la colonne d’eau :
- P = ρ g h {\displaystyle P=\rho gh}
où P est la pression, ρ {\displaystyle \rho } est la masse volumique du liquide en kg/m3, g l’attraction de la pesanteur en m/s2 et h hauteur en mètres (m) en notation moderne. Et la pression de l’air est à évaluer par le « poids de l’air » à ses différents degrés de ténuité. En 1630, Galilée émet l’hypothèse que la cohésion de la corde d’eau est assurée par la résistance du vide intramoléculaire : trop haute, la corde casse sous son propre poids. Argumentation fausse reprise dans le Discorso. (On sait actuellement que la « pression interne de l’eau » est supérieure à 1 000 bars.)
Mersenne et Isaac Beeckman en discutent en 1628. Mersenne écrit à Galilée vers 1640 pour lui demander l’explication de la résistance à l’écartement de 2 lames de verre superposées.
À Rome, Benedetto Castelli et Raffaello Magiotti décident d’étudier le problème des fontainiers ; Antonio Nardi (en), Gasparo Berti et Michelangelo Ricci aussi, avec le minime Emmanuel Maignan (partisan du vide grosso) et les Jésuites Niccolò Zucchi et Kircher (opposés au vide grosso, pour des raisons théologiques) : Berti réussit et le montre aux Romains (avant fin 1641) : l’eau ne monte qu’à 10,3 m.
Adoptant l’idée de Baliani, Torricelli propose le mercure de densité 13,6, qui devrait donc donner une hauteur de 10,3/13,6 = 0,76 m. Vincenzo Viviani réalise une expérience dans le courant du printemps 1644 :
- Réaliser la cuve et la remplir de vif-argent (mercure)
- Prendre un ballon à long col (d’environ 1 m)
- Le remplir à ras-bord
- Boucher avec le pouce et retourner sur la cuve
- Enlever le pouce
Le vif-argent s’écoule jusqu’à une hauteur de 76 cm, quel que soit le type de ballon ou son inclinaison. Par ailleurs, si de l’eau est versée sur le mercure, et qu’on retire le tube jusqu’à l’eau, celle-ci est « aspirée avec horrible violence. »
Le 11 juin 1644, Torricelli fait l’analyse critique de cette expérience avec Ricci : la nature n’a aucune horreur du vide. Le vide n’aspire pas : on peut à volonté faire coulisser le tube et réduire la chambre barométrique. Il n’y a aucun effet « sauf si on chauffe ». Il est donc, semble-t-il, impossible de réaliser un baromètre. Mais à cette époque, le verre n’était sans doute pas dégazé, et il devait s’établir une légère pression d’air dans la chambre. Peut-être aussi y restait-il de la vapeur d’eau des expériences antérieures.
Mersenne tente vainement l’expérience (il faut avoir un tube de verre qui ne casse pas). Et ce sont les expériences de 1646-1648 de Pierre Petit, Florin Périer (de) et Pascal qui résolvent le problème avec la montée au Puy-de-Dôme, que Mersenne ne voit pas car il meurt en 1648.
S’inspirant des travaux de Torricelli, Otto von Guericke, savant et bourgmestre de Magdebourg, s’employa à démontrer empiriquement la force de la pression atmosphérique en réalisant en mai 1654 dans sa ville une expérience spectaculaire devant l’empereur d’Allemagne. Après avoir ajusté hermétiquement deux hémisphères dans lesquels il avait fait le vide grâce à la pompe qu’il venait d’inventer, von Guericke répartit quinze chevaux en deux attelages qui tirèrent sur chaque hémisphère sans qu’il leur soit possible de les désolidariser.
Source : Wipikédia.