Grand oral du bac : Sciences LA LOI DE BOYLE -MARIOTTE

Les travaux de von Guericke

Les travaux de Torricelli ne passèrent pas inaperçus. En Allemagne, le savant Otto von Guericke (1602-1686) se rendit compte de l’importance de ces observations: elles signifiaient que l’air atmosphérique - en contact avec la nappe d’eau dans l’exemple de la pompe, et avec la flaque de mercure dans l’expérience de Torricelli- avait un certain poids, qui contrebalançait celui de la colonne de liquide. Ce poids de l’atmosphère, von Guericke en prouva l’importance par une spectaculaire expérience réalisée en 1657. Au moyen d’une excellente pompe à air, il parvint à faire le vide dans une sphère constituée de deux hémisphères

Le savant italien Evangelista Torricelli (1608-1647) démontra

qu’une colonne de mercure en contact avec de l'air s'élève de 76 cm dans le vide, mesurant ainsi la pression atmosphérique.

Schéma de la pompe à air mise au point par Boyle et Hooke en 1654. Utilisant sur une idée de l’Allemand Otto von Guericke, elle leur permit d’obtenir un vide relatif pour étudier la nature physique des gaz.

métalliques simplement emboutés. Une fois le vide fait dans la sphère, il harnacha à chaque hémisphère deux puissants attelages de chevaux: tirant chacun de leur côté, ceux-ci ne parvinrent pas à séparer les deux moitiés. Von Guericke en conclut qu’une force énorme s’exerçait sur l’extérieur de la sphère et l’empêchait de s’ouvrir: il s’agissait du poids de l’atmosphère.

Les travaux de Boyle

Cette découverte du poids de l’atmosphère allait orienter les recherches. Dès l’annonce de l’expérience de von Guericke, le jeune Anglais Robert Boyle (1627-1691), qui n’avait que trente ans à l’époque, entreprit avec son assistant Robert Hooke de construire une pompe à air améliorée, afin de faire le vide dans un vaisseau et de comparer son poids à vide avec son poids plein d’air: cela permettrait de calculer la densité de ce dernier. En outre, Boyle réalisa que le poids de l’atmosphère se manifestait en exerçant une force «élastique» sur tous les objets.

Boyle publia ses travaux sur les propriétés de l’air dès 1660, travaux qui furent immédiatement critiqués par son contemporain Franciscus Linus (1595-1675). En réponse aux réserves de ce dernier, Boyle précisa l’une de ses observations capitales, à savoir qu’une petite augmentation du poids appliquée sur une masse d’air provoque une petite diminution de son volume en proportion. Cette loi de la compressibilité des gaz et un livre, Le chimiste sceptique (1661), rendirent Boyle célèbre.

Robert Boyle devint une figure emblématique de la science au XVIIe siècle. Il participa à la fondation, en 1662, de la Royal Society et s’employa, à Londres et à Oxford, à étudier tant le comportement physique des gaz que leur nature chimique. Dans ses études sur la combustion, et notamment sur l’ab-

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sence de combustion dans le vide, il posa, entre autres, les premiers jalons qui devaient mener à la de la découverte de l’oxygène.