Cienciaes.com : Pascal et le problème du vide.

L’une des grandes victoires de Blaise Pascal a été la démonstration de l’existence du vide. Les civilisations anciennes connaissaient et utilisaient pompes d’aspiration et, grâce à eux, ils ont pu puiser l’eau des puits et la remonter à la surface. L’engin est aussi simple qu’efficace : il est constitué d’un piston qui se déplace à l’intérieur d’un cylindre actionné par un levier, le cylindre comporte deux orifices avec des clapets qui s’ouvrent ou se ferment, permettant ou empêchant le passage du liquide, à chaque cycle, l’eau est aspirée du réservoir inférieur et élevée vers un autre situé plus haut.

L’explication ingénieuse donnée par les anciens philosophes à un tel engin est la suivante : “l’eau va après le piston car la nature a peur du vide”. Bien sûr, comme cela arrive toujours, il y avait deux opinions opposées : Leucippe et Démocrite, tous deux défenseurs de l’existence des atomes, soutenaient qu’il ne pouvait y avoir rien entre les atomes, seulement du vide. Aristote soutenait le contraire, pour lui la matière était une entité continue, sans parties infimes, qui remplissait complètement tout l’espace de telle sorte que là où il n’y avait pas de matière, l’espace ne pouvait pas non plus exister. (voici une explication sur ces théories du vide). Bien sûr, pendant près de deux mille ans, Aristote a gagné.

Il en fut ainsi jusqu’au début du XVIIe siècle où le duc de Toscane ordonna la construction de jardins regorgeant de plantes exotiques et de fontaines à Florence. Il chargea un artisan de construire une pompe aspirante pour extraire l’eau des puits. Le plongeur devait faire remonter l’eau de plus de 10 mètres, cependant, au désespoir de l’artisan et du duc, la pompe ne fonctionnait pas ; en dessous de 10 mètres, l’eau continuait d’obéir au plongeur mais, à partir de cette hauteur, elle refusait obstinément de le suivre.

Ils consultèrent Galilée mais il se borna à juger que la nature ne tolère pas le vide, mais seulement jusqu’à une certaine limite. Il en resta ainsi jusqu’en 1643, lorsque son disciple Torricelli fit l’une des expériences les plus simples et les plus ingénieuses de la physique. Il a rempli un tube de verre long et étroit avec du mercure, a bouché l’extrémité ouverte du tube avec un doigt, l’a retourné, puis a plongé le doigt avec l’extrémité bouchée dans un plus grand récipient de mercure. En retirant le doigt, le niveau de mercure dans le tube de verre est tombé à une hauteur de 76 cm (ici vous pouvez voir une excellente vidéo sur l’expérience de Torricelli).

Torricelli avait découvert le premier baromètre et, bien qu’il n’en fût pas conscient, il avait démontré l’existence d’un vide avec lui. La colonne de mercure ne monte pas plus haut car son poids sur le liquide à la base est équilibré par le poids de l’atmosphère sur la surface libre du mercure dans le récipient extérieur, autrement dit, la pression à la base du tube est identique à celle de l’atmosphère extérieure. La hauteur atteinte par le fluide dépend de la densité du liquide utilisé, ainsi, dans le cas de l’utilisation d’eau à la place du mercure, une colonne de 10 mètres de haut est nécessaire pour compenser la pression atmosphérique. C’est la raison pour laquelle la pompe de l’artisan toscan ne fonctionnait pas.

Certains ont soutenu que l’espace libre dans le tube de Torricelli n’était pas vide, mais rempli de vapeurs de mercure. C’est Blaise Pascal qui a mis fin à la polémique grâce à plusieurs expériences passionnantes. À une occasion, il a demandé au public qui s’attendait à entendre l’un de ses discours: “Si nous répétons l’expérience de Torricelli avec deux tubes, l’un avec de l’eau et l’autre avec du vin rouge, lequel des deux liquides atteindra la plus grande hauteur?” Les assistants ont répondu que l’eau, puisque le vin est plus volatil et génère une plus grande quantité de gaz. L’expérience a montré que c’est le vin qui atteint la hauteur la plus élevée, donc ce ne sont pas les gaz, mais le poids de la colonne de liquide qui compte.

Mais Pascal voulait aller au-delà des expérimentations, son intention était de montrer que “la peur du vide de la nature” n’existe pas et que tout se réduit à un problème physique causé par le poids de l’air. L’expérience avec laquelle Pascal a achevé Aristote et ses disciples est racontée dans la Biographie que nous vous proposons aujourd’hui. Avec l’aide de son beau-frère et de deux baromètres à mercure, il mesure la différence de pression atmosphérique entre la ville de Clermont et le sommet du Puy de Dôme, montrant que le poids de l’atmosphère est moindre au sommet du montagne et que, par conséquent, Par conséquent, l’espace laissé libre à l’intérieur du baromètre est un espace vide.

Écoutez l’histoire de la vie de Blaise Pascal. Cela commence ainsi :

Cette histoire commence – et se termine aussi – à Paris, un après-midi torride d’août de l’année 1662, lorsqu’un prêtre frappa à la porte d’une humble maison louée au nom d’un certain Monsieur De Mons. Une femme aux yeux tristes et sans Dire un mot le conduisit dans un couloir étroit jusqu’à une chambre sombre. Allongé sur le lit, on distingue la silhouette d’un homme, rongé par une douloureuse maladie.…