Il barometro a mercurio di Torricelli è costituito da un tubo a fondo cieco lungo non meno di 80 cm, riempito di mercurio e rivoltato con il lato aperto verso il basso in una vaschetta contenente altro mercurio. Il tubo è fatto di vetro, in modo tale da poter seguire l’avanzamento del liquido al suo interno, ovvero il mercurio. E qui la domanda sorge spontanea: perché il barometro di Torricelli fu realizzato con il mercurio e non con l’acqua? Abbiamo visto negli step precedenti che il mercurio sale di 76cm, l’acqua di quanto salirebbe? Sicuramente di più perché è meno densa del mercurio ma proviamo a fare i calcoli sfruttando la legge di Stevino:
Patm= rho x g x h
Patm= 101325 Pa
Rho acqua= 1000kg/m^3
g= 9.81m/s^2
h= Patm/(rho x g) = 10.3m.
Da qui si vede che per ripetere l’esperimento di Torricelli usando l’acqua servirebbe un tubo alto più di 10 metri.
Il mercurio, quindi, ha permesso la realizzazione pratica dell’esperimento, grazie soprattutto, oltre che alla sua elevata densità, al fatto che è uno dei pochi elementi della tavola periodica (e addirittura l’unico metallo in assoluto) ad essere liquido a temperatura ambiente. Inoltre l’impiego del mercurio ha avuto anche un altro vantaggio, per capirlo introduco prima il concetto di capillarità. La capillarità è un fenomeno che consiste nel fatto che se si immerge in un liquido l’estremità di un capillare (un tubo di vetro di diametro molto piccolo) il liquido stesso tenderà a disporsi nel capillare a un livello più alto o più basso rispetto al livello del liquido esterno. Questo fenomeno può avvenire con due modalità: nel primo caso, tipico dell’acqua, il liquido ‘bagna’ la superficie del vetro poiché le forze di adesione tra liquido e vetro sono maggiori delle forze di coesione alla superficie del liquido; nel secondo caso, tipico invece del mercurio, il liquido ‘non bagna’ il vetro, cioè le forze di coesione prevalgono su quelle di adesione.
Ecco un'immagine esemplificativa del fenomeno tratta da Google immagini:
