Erst seinem
Schüler und Nachfolger
Torricelli war es vorbehalten, 1643 die
Gesetze des
Luftdrucks zu erkennen und das Barometer zu
erfinden. Er geriet auf die
Vermutung, daß eben die
Ursache, welche das
Wasser nur 10 m hoch steigen lasse
und in dieser
Höhe erhalte, das etwa 13½mal schwerere
Quecksilber auf einer ebenso vielmal geringern
Höhe zurückhalten werde.
Er hatte eine Glasröhre von etwa 1 m
Länge an einem Ende zugeschmolzen, sie durch das andre mit
Quecksilber angefüllt, die
Öffnung auf dieser Seite mit dem
Finger verschlossen und dann die
Röhre umgekehrt in ein einige
Zentimeter
hoch mit
Quecksilber angefülltes
Gefäß
[* 7] getaucht, so daß sich die Öffnung unter der Oberfläche des
Quecksilbers befand.
Als er den
Finger von der Öffnung entfernte, bemerkte er, wie das
Quecksilber in der
Röhre nur so weit fiel,
daß eine
ca. 76
cm hohe Quecksilbersäule in der
Röhre stehen blieb, in welcher sich nun über dem
Quecksilber ein leerer
Raum
befand.
Torricelli erkannte, daß der
Grund, warum das
Quecksilber bis zu dieser
Höhe falle und dann stehen bleibe, in dem
Druck
der äußern
Luft auf das
Quecksilber im
Gefäß zu suchen sei. Im J. 1643 stellte er zu
Florenz
[* 8] die ersten
öffentlichen
Versuche mit seiner
Erfindung an, und 1648 fand Perrier, daß das
Quecksilber in einem Barometer auf dem Gipfel des beinahe 1570 m
hohen
Puy de Dôme um 8
cm niedriger stand als am
Fuß desBergs.
Der
Druck der
Luft war durch diese
Beobachtung evident erwiesen; denn in demselben
Grad, wie man sich mit dem Barometer durch das Besteigen
des
Bergs der obern
Grenze der
Atmosphäre genähert hatte und die über der Quecksilberoberfläche ruhende Luftsäule verkürzt
worden war, hatte sich auch die
Höhe der Quecksilbersäule verkürzt. Hieraus geht hervor, daß die in
dem einen
Schenkel befindliche Quecksilbersäule im
Gleichgewicht
[* 9] gehalten wird durch den in dem andern
Schenkel zur Geltung
kommenden
Luftdruck, und deshalb beruht die
Theorie des Barometers auf der
Lehre
[* 10] von den kommunizierenden
Röhren.
[* 11]
Die
Konstruktion des
TorricellischenBarometers war eine sehr einfache. Eine etwa 80
cm lange Glasröhre,
welche an ihrem einen Ende verschlossen war, wurde mit
Quecksilber gefüllt und hierauf, mit dem offenen Ende nach unten gekehrt,
in ein ebenfalls mit
Quecksilber gefülltes
Gefäß gestellt. Dieses samt der
Röhrewar an einem langen, schmalen
Brett befestigt,
mittels dessen man den
Apparat so aufhängte, daß die Glasröhre vertikal stand. Unter solchen Verhältnissen
fällt das
Quecksilber in der
Röhre bis auf eine
Höhe von ungefähr 76
cm über dem
Niveau des
Quecksilbers im
Gefäß, und diese
Höhe nennt man die Barometerhöhe.
In dem obern Teil der
Röhre, also über der Quecksilbersäule, befindet sich ein luftleerer
ungefüllter
Raum, das
TorricellischeVakuum.
Später bog man die
Röhre unten um und schmolz an den kürzern
Schenkel ein
oben
offenes Glasgefäß an. So entstanden die
Gefäß-,
Kapsel- oder Flaschenbarometer, bei welchen die Barometerhöhe durch die
Höhe der Quecksilbersäule
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1 und 2.
Fortins Reisebarometer.]¶
mehr
in dem längern Schenkel über der mittlern Höhe des Quecksilbers in dem Gefäß bestimmt wird. Da diese mittlere Höhe aber
nicht genau mit dem jedesmaligen Stande des Quecksilbers im Gefäß übereinstimmt, so sind die Angaben dieser Barometer nur annäherungsweise
richtig, und erst in neuester Zeit sind die Gefäßbarometer dadurch zu wissenschaftlich brauchbaren
Instrumenten gemacht, daß man sie mit sogen. reduzierten Skalen versehen hat, bei welchen
auf das Steigen und Sinken des Quecksilbers in dem Gefäß Rücksicht genommen ist. Um das Gefäß zu vermeiden, bog man die
Glasröhre unten U-förmig um und bildete dadurch ein Paar kommunizierender Röhren, in denen durch den
Niveauunterschied der Quecksilberoberflächen die Größe des atmosphärischen Luftdrucks gemessen wurde.
Diese Form des Barometers heißt Heberbarometer. Wenn auch bei diesem Barometer der Stand des Quecksilbers sowohl in dem kürzern
als auch in dem längern Schenkel bestimmt werden muß und dadurch erst der Niveauunterschied gefunden wird, die Beobachtung
also eine Ablesung mehr als beim Gefäßbarometer erfordert, so hat es vor letzterm doch einen wesentlichen
Vorzug wegen der größern Genauigkeit der erhaltenen Resultate. BeimTransport des Barometers läuft man Gefahr, daß Quecksilber
aus demselben ausfließt, und daß die Röhre durch heftige Schwankungen des Metalls zertrümmert wird. Um dies zu vermeiden,
haben Deluc, Gay-Lussac u. a. eigentümliche Konstruktionen angegeben.
Fortins Reisebarometer
[* 12]
(Fig. 1 und 2) ist ein Gefäßbarometer, bei welchem eine sinnreiche
Einrichtung getroffen wurde, um das Niveau des Quecksilbers im Gefäß stets auf die Höhe vom Nullpunkt der Skala zu bringen.
Zu diesem Zweck besteht der Boden des Gefäßes aus Leder a, gegen welches vermittelst einer Schraube b von
unten her ein Druck ausgeübt werden kann. Ein Elfenbeinstift c, der in das Gefäß hinabragt und durch den obern Teil des
Gefäßes, welcher aus einem Glascylinder besteht,
sichtbar ist, bezeichnet mit seinem zugespitzten Endpunkt die Höhe des
Nullpunktes der Skala.
Man hat nur mittels der Schraube den ledernen Boden des Gefäßes so lange zu heben oder zu senken, bis
das Niveau des Quecksilbers im Gefäß die Spitze des Elfenbeinstiftes berührt, und den obern Stand der Quecksilbersäule auf
der Skala abzulesen. Bei dem Fortinschen Reisebarometer erfolgt ebenso wie bei dem Heberbarometer die Ablesung vermittelst
eines Nonius
[* 13] oder Verniers, und die Einstellung wird entweder durch ein Mikroskop
[* 14] mit Fadenkreuz oder mit Hilfe zweier gegenüberstehender
Schneiden ausgeführt. Bei den Heberbarometern
[* 12]
(Fig. 3) bester Konstruktion ist die Barometerröhre ganz in ein Brett eingelassen,
welches nur an den Stellen, wo die beiden Kuppen liegen, durch die Öffnungen OO und PP durchbrochen ist.
Mit der Skala SS, welche auf der vordern Seite des Brettes angebracht ist und durch die Schraube A verschoben werden kann, sind
zwei Mikroskope
[* 15] M1 und M2 verbunden, von denen das obere M2 mit einem Nonius N versehen ist und durch die Schraube
B selbständig auf ihr bewegt werden kann, während das untere M1 mit der Skala fest verbunden ist
und nur die Bewegungen der letztern mitzumachen im stande ist. Wird nun zuerst durch die Schraube A die Skala so weit verschoben,
daß das Fadenkreuz des Mikroskops M1 auf der untern Quecksilberkuppe steht, und dann das obere Mikroskop
M2 durch die Schraube B ebenso in Bezug auf die obere Quecksilberkuppe eingestellt, so gibt die an dem Nonius N abgelesene
Zahl der Skala die Entfernung der beiden Mikroskope oder, was dasselbe sagt, die Höhe des Barometerstandes an. Gleichzeitig
kann die Temperatur an den beiden Thermometern T1 und T2 abgelesen werden, von denen das erstere
T1 auf der Skala SS aufliegt und das andre T2 im Innern des Instruments angebracht ist, so daß an