Näin pelaat Torricellin putkea
- Valitse putki ja lue kortista nesteen tiheys, ilmanpaine tai patsaan korkeus.
- Patsas asettuu siihen, missä sen paine on yhtä suuri kuin ilman: ρ·g·h = p, kun p on pascaleina (1 kPa = 1000 Pa).
- Kirjoita ennusteesi ja paina Aloita. Patsas laskee, tai pumppu tyhjentää putkensa, tasaisesti.
- Seuraa oranssia viivaa: se näyttää ennusteesi patsaan korkeuden todellisen vieressä.
Miten ilma voi kannatella nestepatsasta?
Ilmalla on paino, ja koko yläpuolellasi oleva ilmakehä painaa kaikkea: noin 101 kPa merenpinnan tasolla, 10 t:n paino jokaisella neliömetrillä. Et tunne sitä, koska sinussa ja ympärilläsi oleva ilma painaa yhtä paljon takaisin. Vuonna 1643 Torricelli teki sen näkyväksi. Hän täytti lasiputken elohopealla, käänsi sen astiaan, ja elohopea laski noin 760 mm:iin jättäen yläpuolelleen tyhjiön. Patsas pysähtyy siihen, missä sen oma paine alaosassa, ρ·g·h, on yhtä suuri kuin ilman paine astiaan: h = p ÷ (ρ·g). Se on ilmapuntari: kun ilma painaa vähemmän, vuorella tai ennen myrskyä, patsas on matalampi. Vesi on 13,6 kertaa harvempaa kuin elohopea, joten vesibarometri olisi yli 10 m korkea. Sama raja koskee imupumppua. Se ei vedä vettä ylös; se vain poistaa ilmaa, ja ulkoilma työntää veden putkea pitkin ylös, merenpinnan tasolla koskaan yli noin 10 m. Siksi syvissä kaivoissa pumppu on pohjalla.
Rajattu oppimismalli
Putki on koko matkalta yhtä leveä, ja patsaan yläpuolinen tila on täydellinen tyhjiö (nesteen höyry jätetään huomiotta). Patsas laskee tasaisesti 2 s täydestä putkesta tasapainokorkeuteensa h = p ÷ (ρ·g) loiskumatta; astia on leveä, joten sen pinta ei muutu. Pumppu poistaa ilman putkestaan tasaisesti 2 s:ssa, joten vesi nousee tasaisesti, kunnes se ylettyy pumppuun tai ulkoilma ei jaksa työntää sitä korkeammalle; 0,05 %:n päässä rajasta se vielä ylettyy. Pumpun korkeus on oikein, jos vesi ylettyy pumppuun ja varaa jää enintään 2 %; muut ennusteet 2 %:n tarkkuudella. g = 9,8 m/s²; ilma painaa merenpinnan tasolla 101,3 kPa. Etenee reaaliajassa.