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L'invention de la pompe à piston est la conséquence des recherches menées par Ctésibios au IIIe siècle av. J.-C. à Alexandrie. Les efforts qu'il entreprend dans la réalisation de son orgue hydraulique le mènent à inventer le piston, au cœur de nombreuses machines hydrauliques et notamment des pompes. Des systèmes de pompe sont décrits par Philon, que l'on considère comme le continuateur de Ctésibios, par Vitruve (machina Ctesibica) et Héron d'Alexandrie. Ce qui n'était souvent qu'un objet de curiosité pour les Grecs sera mis en pratique par les Romains, notamment dans les mines pour réaliser l'exhaure. Les pompes aspirantes élèvent l'eau par succion en créant une chute de pression entre le niveau d'eau dans le tuyau et la surface inférieure du piston. Un clapet anti-retour placé sur le piston impose à l'eau de circuler dans un seul sens et permet de répéter l'opération de pompage. La hauteur à laquelle cette pompe peut élever l'eau dépend de la différence entre la pression à la surface libre de l'eau et la pression plus basse créée dans le tuyau par le mécanisme de la pompe. La limite théorique est donc la différence entre la pression atmosphérique et un vide parfait, ce qui élèverait l'eau à 10,33 mètres, comme l'établit Evangelista Torricelli, élève de Galilée, en 1644. Il répondait au problème que lui avaient posé les fontainiers de Florence qui s'acharnaient depuis plusieurs années, sans résultat, à aspirer l'eau de l'Arno à plus de trente-deux pieds de hauteur (10,33 mètres).
Sources : fr.wikipedia.org
Galilée (1564-1642) s'intéressait au vide comme à un milieu limite plutôt qu'à la réalité d'un absolu du vide, c'est-à-dire au milieu expérimental relativement vide dans lequel on s'approche des conditions « idéales » d'étude de la pesanteur terrestre affectant les corps indépendamment de leur densité et égalisant leur temps de chute loin de tout facteur particularisant : « on voit donc que la question du vide constitue pour le savant italien une condition de pureté à laquelle on tend en raisonnant à la limite (à partir d'expériences de ralentissement en divers milieux) sans parvenir dans l'absolu ». Galilée était d'autre part bien familiarisé avec la pesanteur de l'air et enseigne dans ses Dialogues deux moyens de la démontrer et de la mesurer, mais il n'est pas allé plus loin et l'honneur de découvrir la pression de l'atmosphère était réservé à son disciple Torricelli. Le problème du vide a été illustré de 1640 à 1648 environ par les noms de Gasparo Berti, Evangelista Torricelli (1608-1647), Marin Mersenne, Blaise Pascal (en association avec Gilles Personne de Roberval) En 1643, Torricelli a donc cette idée que cette force qui soutient les fluides au-dessus de leur niveau dans les tuyaux privés d'air ne peut être que la colonne atmosphérique qui pèse sur leur surface extérieure. Ce principe adopté, il en conclut qu'un fluide plus pesant que l'eau ne s'élèverait pas à 32 pieds et que la hauteur qu'il pourrait atteindre serait en raison inverse de son poids, comparé à celui de l'eau.
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Ainsi le mercure étant à peu près 14 fois plus lourd que l'eau, il ne doit s'élever qu'à la quatorzième partie de 32 pieds, c'est-à-dire à 29 ou 30 pouces. Torricelli prend en conséquence un tube de verre de plusieurs pieds de longueur, fermé hermétiquement à l'un de ses bouts, il le remplit de mercure et le renverse ensuite en bouchant l'ouverture avec un doigt. Ayant plongé cette partie du tube dans un vase plein de mercure, il retire son doigt. L'événement justifia sa conjecture, le mercure contenu dans le tube descendit jusqu'à ce qu'il n'en restât plus qu'une colonne d'une hauteur d'à peu près 30 pouces au-dessus de la surface du mercure qui se trouvait dans le vase.
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Cette expérience est répétée par Marin Mersenne en 1644. Blaise Pascal publie un traité : Expériences nouvelles touchant le vide en 1647. Il détermine son beau frère Florin Périer à exécuter l'expérience du puy de Dôme dans laquelle on trouva que la hauteur de la colonne de mercure soutenue dans le tube de Torricelli variait suivant l'altitude. Par ce moyen, il ne fut plus permis de douter que ce fût la pesanteur de l'atmosphère qui tînt la colonne de mercure en équilibre, puisqu'en s'élevant dans l'air et en rendant ainsi la colonne atmosphérique plus courte et par conséquent moins pesante, celle de mercure diminuait en même temps.
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La pureté et l'analyse (HPLC, spectrométrie de masse), une reconstitution correcte et un stockage adapté sont déterminants.%!(EXTRA string=CJC-1295)
Tous les mécanismes ne sont pas démontrés et une étude isolée ne fait pas une preuve globale. Les questions ouvertes sont signalées comme telles.%!(EXTRA string=CJC-1295)