Esecuzione:
Con un paio di forbici asportate la parte superiore delle due bottiglie di plastica. Controllate che il recipiente più piccolo possa essere agevolmente inserito all'interno di quello più capace. Sistemate la bottiglia più grande sul fondo del lavandino e riempitela d'acqua fino a circa cinque centimetri dal bordo superiore. Mettete il tappo di sughero a galleggiare al centro della bottiglia. Rovesciate la bottiglia più piccola in modo che copra il tappo e, tenendola verticale, spingetela lentamente con una mano verso il basso. La presenza del tappo vi permetterà di osservare facilmente che l'acqua riesce a risalire all'interno della bottiglia più piccola solo per pochi millimetri. Il volume a disposizione dell'aria quindi diminuisce leggermente. Ne deriva una compressione dell'aria presente nel contenitore che produce un piccolo aumento della sua pressione. Questo aumento è in grado di compensare la crescente pressione dell'acqua mano a mano che la bottiglia più piccola affonda.
Che cosa succede:
Dal punto di vista microscopico tutte le sostanze sono composte di atomi oppure da molecole che sono gruppi stabili di atomi legati fra loro da forze elettromagnetiche che generano legami chimici. L'aria per esempio è composta principalmente da molecole di azoto e di ossigeno, entrambe formate da due atomi identici. Alle densità e temperature tipiche dell'aria che ci circonda, possiamo descrivere molto accuratamente le proprietà di un gas immaginando che le molecole si comportino come minuscole palle da biliardo. La scoperta che la temperatura è la misura dell'agitazione termica, cioè della velocità media degli atomi e delle molecole, è uno dei risultati fondamentali della fisica del secolo scorso. A temperatura ambiente le molecole dell'aria hanno una velocità di circa 500 metri al secondo e urtano continuamente fra di loro come grani di una nuvola di polvere sollevata dal vento. Tipicamente una molecola subisce 50 miliardi di collisioni per secondo. è l'agitazione termica che impedisce alle molecole d'aria di accumularsi sulla superficie della terreno sotto l'effetto dell'attrazione gravitazionale. Quando le molecole rimbalzano contro la parete di un contenitore esercitano su di essa una forza. Benchè la forza esercitata dal singolo urto sia piccola, l'enorme numero di collisioni porta ad una forza totale che pu\`o essere molto grande. Con un poco di riflessione ci si rende immediatamente conto che il numero di urti per secondo e quindi la forza è proporzionale all'area della parete e che è conveniente parlare della forza che agisce su una superficie campione, per esempio un metro quadrato. A questa forza per unità d'area diamo il nome di pressione. Quando si vuole calcolare la forza che agisce su una certa superficie a contatto con un gas è sufficiente moltiplicare la pressione del gas per l'area della superficie. Se il volume a disposizione del gas viene ridotto diminuisce la distanza fra pareti del contenitore. Se si mantiene costante la temperatura e quindi la velocità media il numero di urti con le pareti in un secondo aumenta e di conseguenza aumenta la pressione del gas. Dimezzando, per esempio, l'altezza del volume in cui il gas è racchiuso si dimezza anche il tempo necessario per attraversare il contenitore e di conseguenza il numero di urti con le pareti per secondo raddoppia. La pressione atmosferica equivale a quella esercitata da una colonna d'acqua alta circa dieci metri. I pochi centimetri di liquido in cui la bottiglia più piccola viene immersa aumentano la pressione di una frazione molto piccola rispetto alla pressione atmosferica. Questo incremento può essere compensato da una diminuzione del volume della stessa frazione.