dans les jardins du Duc de Toscane..

Publié le par ottolilienthal

A Florence, dans les années 1640, les fontainiers ont une unique préoccupation : réussir à aspirer l’eau à quinze mètres au dessus du niveau du fleuve Arno pour arroser les jardins du Duc de Toscane. Malgré les efforts conjugués des grands ingénieurs de l’époque, on ne parvient pas à faire monter l'eau au delà de 32 pieds (10,33 m environ).

 

Le Duc de Toscane est un mècène qui héberge, entre autres, Galilée. Celui ci étudie le problème, mais il est fatigué et charge un de ses élèves, Torricelli, de résoudre celui ci. Il décide de reprendre à son compte les interrogations du maître Galilée et de nombreux autres savants de l’époque : qu’est ce qui empêche l’eau de monter au-delà d’une certaine hauteur ? Comprendre, c’est expérimenter ! Mais on ne manipule pas aisément des colonnes d’eau de 10m. Torricelli a alors l’idée de remplacer l’eau par un liquide beaucoup plus lourd, en l’occurrence le « vif-argent » (le mercure). Les 10,33 m de la colonne d'eau devienne 76 cms, le mercure étant 13,6 fois plus lourd.

 

Son expérience

Il remplit complètement un tube de mercure, le bouche avec le doigt pour empêcher l’air de rentrer et le renverse sur un bassin, lui aussi rempli de mercure. Il constate alors que le tube ne se vide pas complètement dans le bassin mais qu’une colonne de mercure - de 76 cm - reste dans le tube. Sur la surface de base du tube s’exercent deux forces qui se compensent exactement : le poids de la colonne qui tendrait à faire descendre le mercure dans le bassin et la force exercée par l’air qui appuie sur le liquide et qui empêche la colonne de mercure de se vider. Cette force qu’exerce l’air par unité de surface, c’est la pression atmosphérique.

 

Si le mercure est remplacé par de l’eau, la force exercée par l’air sur la base du tube équivaut au poids d’une colonne de 10m. D’où la limite physique - et non technologique - à laquelle se heurtaient les fontainiers !

 

La solution pour l'irrigation du jardin sera la construction d'une plate forme intermédiaire à mi hauteur avec réservoir, et l'installation de deux pompes aspirantes remontant chacune l'eau à 7,50 mètres de hauteur.

 

Torricelli constatera que le niveau du liquide évolue en fonction du temps qu'il fait : le baromètre était né.

 

Nota : il est possible de pomper de l'eau à plus de 10 mètres de profondeur. L'astuce consiste à mettre la pompe en bas afin qu'elle pousse l'eau vers le haut. Ainsi on ne compte plus sur la pression atmosphérique.

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