Torricelli-Versuch - Atmosphärischer Druck

Torricelli-Versuch: Die Entdeckung des Luftdrucks

Evangelista Torricellis (1608-1647) revolutionäres Experiment

Im Jahr 1643 führte der italienische Physiker Evangelista Torricelli ein Experiment durch, das die Existenz des atmosphärischen Drucks bewies und das erste Barometer erfand.

🎯 Das Experiment

Torricelli füllte eine etwa 1 Meter lange Glasröhre mit Quecksilber (Hg), verschloss sie an einem Ende und stellte sie upside-down in ein Quecksilbergefäß.

Das Ergebnis:

• Das Quecksilber in der Röhre sank nicht vollständig ab
• Es blieb eine Säule von etwa 76 cm Höhe stehen
• Über dem Quecksilber entstand ein leerer Raum (Vakuum)

┌─────────────────┐
│   Vakuum        │  ← "Torricelli-Leere Raum"
├─────────────────┤
│   Hg - Hg - Hg  │  ← Quecksilbersäule (~760 mm)
│   Hg - Hg - Hg  │
├─────────────────┤
│   Hg - Hg - Hg  │  ← Quecksilber im Gefäß
│   Hg - Hg - Hg  │
└─────────────────┘

💡 Die Erklärung

Warum fällt das Quecksilber nicht vollständig?

Der atmosphärische Druck drückt auf die Oberfläche des Quecksilbers im Gefäß und drückt die Flüssigkeit die Röhre hinauf. Das Gewicht der Quecksilbersäule wird durch den Luftdruck von unten ausgeglichen.

Gleichgewichtsbedingung:

$$p_{atm} = p_{Hg} = \rho_{Hg} \cdot g \hbar$$

Dabei ist:

• $p_{atm}$ = Atmosphärischer Druck
• $\rho_{Hg}$ = Dichte des Quecksilbers (13.534 kg/m³)
• $g$ = Erdbeschleunigung (9.81 m/s²)
• $\hbar$ = Höhe der Quecksilbersäule

🌍 Verschiedene Planeten

Was würde mit einem Quecksilberbarometer auf anderen Planeten passieren?

Hinweis: Diese Werte nehmen an, dass die Atmosphäre ähnlich zusammengesetzt ist und dieselbe Temperatur herrscht.

🔬 Interaktive Simulation

<div class="controls">
  <h3>Simulationseinstellungen</h3>

  <div class="control-group">
    <label for="planetSelect">Planet wählen:</label>
    <select id="planetSelect">
      <option value="earth">🌍 Erde</option>
      <option value="moon">🌑 Mond</option>
      <option value="mars">🔴 Mars</option>
      <option value="venus">🟡 Venus</option>
      <option value="mercury">⚫ Merkur</option>
      <option value="jupiter">🟤 Jupiter</option>
    </select>
  </div>

  <div class="control-group">
    <label for="atmosphericPressure">Atmosphärischer Druck (hPa):</label>
    <input type="range" id="atmosphericPressure" min="800" max="1100" value="1013" step="1">
    <span id="pressureValue">1013 hPa</span>
  </div>

  <div class="info-panel">
    <h4>Ergebnisse</h4>
    <div class="result-item">
      <span>Quecksilbersäule:</span>
      <span id="mercuryHeight" class="result-value">760 mm</span>
    </div>
    <div class="result-item">
      <span>Druck in mmHg:</span>
      <span id="pressureMmHg" class="result-value">760 mmHg</span>
    </div>
    <div class="result-item">
      <span>Druck in Pascal:</span>
      <span id="pressurePa" class="result-value">101.325 kPa</span>
    </div>
  </div>
</div>

<p><strong>Historische Bedeutung:</strong> Dieses Experiment war der erste Nachweis, dass Luft Gewicht hat und Druck ausübt. Es widerlegte die damals vorherrschende Meinung, dass die Natur "leere Räume hasse" (horror vacui).</p>

<p><strong>Anwendungen heute:</strong> Moderne Barometer verwenden meist Quecksilber aus Umweltgründen nicht mehr, aber das Prinzip bleibt gleich. Präzise Druckmessungen verwenden oft digitale Sensoren, basieren aber auf demselben physikalischen Prinzip.</p>

📚 Weiterführende Themen

• Gasgesetz-Rechner - Berechnen Sie verschiedene Gasgesetze
• Druck-Einheiten umrechnen - Konvertieren Sie verschiedene Druckeinheiten
• Boyle-Mariotte Gesetz - Zusammenhang zwischen Druck und Volumen