トリチェリの実験とは、水銀を使って真空を作り出すもので17世紀にトリチェリによって行われました。

当時としては画期的な実験でしたが、その意義はそのころの状況や歴史を考慮しないとわからないかもしれません。

そこで、トリチェリの実験の内容と意義について歴史を踏まえて、簡単に説明してみます。

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真空は存在するのか?

古代ギリシア時代から「真空は存在するのか?」ということが議論されていました。

真空は何もないという意味ですから、「何もないものが存在するのか?」という、禅問答のような問いかけですね。

とりあえず「何もないという状態が成立するのか?」と言った意味合いで考えていいでしょう。

古代ギリシャの論争

古代ギリシャでは、有名なところではデモクリトスが真空の存在を認めていました。

しかし、アリストテレスは「自然は真空を嫌う」として、空間には絶対に何かの物質が充満していて真空は存在しないとしました。

アリストテレスは、古代ギリシャ哲学を総まとめした「万学の祖」とも呼ばれる存在です。

アリストテレスが知の集大成で、それを学ぶことが知的なこととされていた時代にずっと正しいと信じられていたのです。

トリチェリの実験

1643年に “エヴァンジェリスタ・トリチェリ” が「トリチェリの実験」を行います。

一方を封じた管の中に水銀を入れ、水銀が漏れないように抑えたままひっくり返して水銀浴槽に漬けるという実験です。

トリチェリの実験

このとき、菅の長さが充分長ければ(760mmより長い)、水銀が重力で下がって管の上に空隙ができます。

元々、水銀以外に何も入っていない(もちろん空気も)ところに空隙ができたのですから、これは真空だということになります。

なぜ水銀を使ったのか?

トリチェリはなぜ水銀を使ったのでしょうか?

この実験は液体を使わなければできません。

そして、その液体が重いほど、重力が大きくなって真空ができやすくなります。

できるだけ重い液体ということで、水銀が選ばれたのです。

水銀を使うと約760ミリメートルの高さで真空ができます。

実験には1メートルくらいの管が必要で、それを作るだけでも大変ですし、水銀を入れてひっくり返すのも難しい作業になります。

でも、何とか実験はできます。

もし、水銀ではなく水を使うと10メートル以上の管を使わなければなりません。

現実問題として、水銀以外の選択肢はなかったのです。

気圧の測定

トリチェリの実験によって、管の中の水銀が槽の液面よりも高くなるのは、

自然が真空を嫌っているから真空にならないように水銀が昇っている

のではなく

液面にかかる気圧(空気の重さ)によって水銀が押し上げられている

ということがはっきりしました。

ですから、トリチェリの実験は、そのまま気圧の測定になります。

≫≫ヘクトパスカルとは? 気圧の単位を簡単に説明

押し上げられた水銀の高さを測ることで、気圧の大小を表すことができるのです。

この方法で測った水銀の高さをmmHg(ミリメートル・エイチジーまたはミリメートル水銀)と呼んで、そのまま気圧の単位にもなりました。

また、mmHgをTorr(トル)と表すこともあり、このTorrはトリチェリの名から採ったものです。

mmHgは最近まで使われていましたが、現在では血圧を表すときにだけ使われています。

ポンプの限界

井戸からポンプで水を汲み上げるとき、10メートル以上の高さでは水を汲み上げることができないことが、経験的に知られていました。

トリチェリの実験は、その理由を明らかにしました。

水の高さが10メートルになると、上部を真空にしても水が上がってきません。

気圧には、10メートル以上水を押し上げるだけの力がないのです。

原理的なものですから、どんなにポンプを改造しても無理だということがはっきりしたのです。

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トリチェリの実験の歴史的背景

アリストテレスが信奉されていた時代に反旗をあげたのが ”ガリレオ・ガリレイ” です。

有名なピサの斜塔の実験で「重いものほど速く落ちる」というアリストテレスの説を完全否定しました。

≫≫ガリレオの落下実験 重いものも軽いものも同時に落下するのはなぜ?

そして、ガリレオは地動説を唱えて、アリストテレス派(天動説を信じる)と激しく対立していたことも知られています。

≫≫天動説、地動説から新しい時代へ ガリレオとケプラーとニュートン

トリチェリは、ガリレオの弟子です。

ガリレオの弟子であるトリチェリが、またひとつアリストテレスの説を否定したのです。

こうして、2000年以上続いたアリストテレスの束縛から逃れて、新しい時代に突入していくことになります。  


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