Pressione atmosferica
densità liquidi
respirazione
Opportuno schermo completo-cliccare se serve
Per pressione si intende la forza (peso) esercitata sulla unità di superficie
P = F / S……Kg / cq
Esempio Forza peso = 100 Kg
superfice di appoggio = 5 cq
Pressione = 100 Kg / 5 cq = 20 Kg / cq
100 Kg
5 cq
Se l’aria pesa , eserciterà la sua pressione :pressione
atmosferica
Ma l’aria pesa ? E se pesa , qual è il suo valore ? Come si misura ?
Temperatura 0°C –P 1 a.Rispondi e poi clicca
Vuotare palloncino:ripesare:ridurre la
massa per equilibrare :P2=peso
palloncino vuoto
P1
P1
P1-P2=Paria
Appendere palloncino di vetro pieno
d’aria al piatto della bilancia:
equilibrare con masse:
P1 = peso palloncino pieno d’aria
P2
Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa
1,3 g/litro in aria secca
Ma è diverso il peso per aria umida ? Calda ? Fredda ? Rispondi e clicca
La legge di Avogadro dice che volumi uguali di aeriformi nelle stesse
condizioni di temperatura e pressione
contengono lo stesso numero di particelle
L’aria umida pesa meno dell’aria secca perché H2O che sostituisce in parte
azoto e ossigeno pesa solo 18 contro 28 e 32
Stesso volume
80 Azoto 28
20 ossigeno 32
70 Azoto 28
10 ossigeno 32
10 acqua 18
Aria secca peso 2880
Aria umida peso 2460
Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa
1,3 g/litro in aria secca
Ma è diverso il peso per aria Calda ? Fredda ? Rispondi e clicca
Il volume iniziale con peso 2880 si
dilata:un volume di aria calda pari a
quello iniziale contiene meno particelle
e quindi pesa meno
80 Azoto 28
20 ossigeno 32
60 Azoto 28
Se riscaldata si dilata;senza
cambiare numero di particelle
15 ossigeno 32
Aria secca peso 2880
Aria calda con peso 2160
Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa
1,3 g/litro in aria secca
Ma è diverso il peso per aria Fredda ? Rispondi e clicca
Un volume d’aria si raffredda, si contrae,
si dimezza:non cambia numero di
particelle presenti:un volume quindi
uguale a quello iniziale,ha prodotto due
volumi dimezzati,contraendosi:il volume
finale,simile a quello iniziale,contiene il
doppio di particelle:pesa il doppio
80 Azoto 28
80 Azoto 28
20 ossigeno32
80 Azoto 28
20 ossigeno32
20 ossigeno 32
80 Azoto 28
20 ossigeno32
Aria secca peso 2880
Aria fredda peso 5760
Conclusione:
L’aria pesa , in funzione della sua composizione e temperatura
in condizioni normali pesa 1.3 grammi/centimetro cubico
Aria secca pesa più di aria umida
Aria fredda pesa più di aria calda
Se l‘aria pesa , eserciterà anche una pressione sulla superficie della
terra: in generale:
alta pressione ,con aria secca, fredda
bassa pressione , con aria umida, calda
Vento da alta pressione a bassa pressione
Ma come si può misurare il peso di tutta la atmosfera terrestre e quindi
la pressione esercitata ?
Il peso si potrebbe calcolare se si
conoscesse volume e densità della
atmosfera:
Peso = V*densità
ma questi valori non sono noti o
misurabili
P
Si cerca di misurare il peso della
atmosfera misurando la sua
pressione e moltiplicandola per
la superficie totale della terra,nota
Peso = pressione*Superficie
Ma come si può misurare la
pressione ?clicca…
L’atmosfera terrestre avvolge la terra e raggiunge spessore molto variabile
sull’ordine di centinaia di km e varia la sua composizione, densità
,temperatura in funzione della altitudine
Barometro Torricelliano e misura della pressione atmosferica
al livello del mare, 45 ° latitudine, condizioni standard…
Bacinella contenente mercurio
Tubo di vetro ,1 metro circa,pieno di mercurio,
da inserire capovolto nella bacinella:togliere
dito da foro del tubo
Il mercurio entro il tubo scende
e si ferma a un certo livello:
76 cm dalla superficie libera
Perché scende?
Perché si ferma?
Perché a 76 cm ?
Il mercurio scende per effetto della gravità, lasciando spazio vuoto sopra;
se si ferma significa che qualche forza si oppone alla sua discesa,
contrastando la forza di gravità;
se si ferma a quella altezza significa che la forza che si oppone risesce
a sostenere il peso di una colonnina di mercurio calcolabile con la
formula : Peso mercurio = Volume*densità =S.*H*D
H=76 cm
L’aria premendo sulla superficie libera
del mercurio nella bacinella esercita
una pressione che si trasmette nel
fluido secondo legge nota (Pascal)
premendo in senso opposto alla
colonna di mercurio favorisce la
comparsa di un equilibrio che
sostiene,ferma, la colonna di liquido
sovrastante avendo lo stesso valore
Noto il peso della colonnina e
dividendolo per la superficie del tubo
si ottiene la pressione dovuta al
mercurio e quindi quella equivalente
dovuta all’aria
Si trova che in condizioni normali la pressione atmosferica vale circa
1 Kg /cq
Se la pressione atmosferica aumenta potrà
sostenere
una colonnima di mercurio più pesante
:il barometro
segna innalzamento del livello;
viceversa se la
pressione esterna diminuisce
Livello barometrico
Pressione atmosferica
Se il liquido fosse acqua,
la pressione atmosferica essendo
1 Kg /cq potrebbe far equilibrio ad una colonna piena d’acqua
alta circa 10 metri
peso dell’acqua = 1 Kg presente in 1 litro ,cioè 1000 cc
quindi una colonna con base 1cq * 1000 cm di altezza(10 m)
Questo permette all’acqua , per il principio dei vasi comunicanti,
di portarsi allo stesso livello nei diversi rami e di salire fino a circa
10 metri di altezza lungo le tubature in particolari situazioni…
Principio di Archimede applicato alla spinta dell’aria sui corpi immersi
Sferetta massiccia e sferetta di vetro più grande in equilibrio
se presente aria
Tolta l’aria, scompare la spinta
Togliendo l’aria non esiste più equilibrio:si nota che la sferetta grande pesa
più della piccola:effetto della maggior spinta dell’aria sul volume grande
rispetto a quello piccolo:si può calcolare riequilibrando con masse su piccola
Esempi collegati alla azione della pressione atmosferica
Recipiente con aria a pressione normale,chiuso da una
pellicola membranosa:se si toglie l’aria la pellicola può
scoppiare :perché ?
L’aria contenuta nel recipiente ha la stessa pressione di quella
esterna:le due pressioni si equilibrano e la membrana si comporta
come se non esistessero:estraendo l’aria viene meno la pressione
interna e la membrana può cedere alla pressione esterna
Esempio:se area 50 cq il peso totale sostenuto corrisponde a
1 Kg /cq * 50 cq = 50 Kg
Due semisfere unite e private dell’aria
area totale 2 mq …20000 cq
non si lasciano separare se non con grande sforzo:perché ?
Perché la forza da applicare corrisponde al peso dell’aria esercitato sulla sfera
non bilanciato dalla pressione interna:20000 cq*1 Kg(cq = 20000 Kg
Palloncino floscio con poca aria in contenitore con aria a
pressione normale:estraendo l’aria dal contenitore la pressione
dell’aria presente nel palloncino permette la sua espansione
introducendo aria il palloncino si ricomprime
Se un corpo ha un volume che permette di spostare una quantità
di aria il cui peso supera il peso totale del corpo è possibile un
sollevamento finchè la spinta ,che va diminuendo per la diminuzione
di pressione con l’altezza,eguaglia il peso del corpo:liberando
zavorra si può proseguire ancora l’ascensione, riducendo
il volume del pallone si può scendere di quota
Forza ascensionale
Perché in montagna l’acqua bolle a temperatura inferiore a 100°C
e la diminuzione aumenta con la quota ?
Perché si è verificato che la temperatura di ebollizione di un liquido
corrisponde a quella temperatura alla quale la tensione di vapore
del liquido è uguale alla pressione esercitata dall’esterno:quindi se
la pressione esterna diminuisce (con la quota) anche la tensione di vapore
necessaria sarà diminuita e quindi la temperatura per ottenerla
(vedi anche ebollizione sotto vuoto…)
A 100 °C
A 90 °C
temperatura
altezza
Recipiente con acqua a 30 °C sotto campana di vetro non bolle
ma estraendo l’aria con pompa , il liquido a 30°C inizia la ebollizione
perché alla bassa pressione residua sotto la campana deve
corrispondere solo una bassa tensione di vapore per attivare la
ebollizione:e questo esige solo una bassa temperatura, anche solo 30°C
come nel nostro esempio
Non bolle
Bolle a 30°C
Perché non si resta oppressi dal peso dell’atmosfera che preme
sul nostro corpo ?rispondi e cliccca
In media superficie corporea = 2 metri quadrati = 20.000 cq
Peso = 1 Kg/cq * 20.000 cq = 20.000 Kg = 200 quintali…
Perché essendo avvolti dalla
atmosfera la pressione si
esercita in tutte le direzioni
e si neutralizza come effetto
globale
Durante la respirazione polmonare si alterna la fase di inspirazione
e quella di espirazione:nella inspirazione si crea un ampliamento
del volume alveolare e quindi una depressione che richiama aria
dall’ambiente esterno con pressione normale di una atmosfera;
durante la espirazione il volume alveolare viene ridotto mediante
la contrazione e l’aria quindi aumenta la pressione e viene emessa
nell’ambiente esterno
Vasi comunicanti 1 : acqua si porta allo stesso livello nei due rami
Sulla superficie di separazione agiscono due pressioni uguali e opposte
una Pa dovuta alla colonnina di acqua e l’altra Px dovuta alla colonnina
del liquido di densità ignota :misurando i due volumI (scala graduata nei
tubicini) si può calcolare la densità del liquido ignoto:Va*Da = Vx*Dx
Dx = Va*Da/Vx = Va*1/Vx…1/4 = 0.25
essendo Va =Sa*Ha e Vx = Sx*Hx e anche Sa=Sx otteniamo
Dx = Sa*Ha*Da /Sx*Hx = 1/4 = 0.25….densità=rapporto tra altezze
Pa
Px
acqua
benzolo
Liquidi non miscibili
1
4
Superficie soggetta a pressioni opposte ma in equilibrio
Vasi comunicanti 2: dislivello tra liquido nei due rami
Misura di densità per liquidi
miscibili :es.acqua e alcol
Pompa aspirante aria
Hac
Mettere per breve tempo,in comunicazione
la pompa con i due tubicini immersi in
vaschette con due liquidi (es.acqua-alcol)
I livelli variano e alla fine risultano tra loro
diversi,sempre in equilibrio con la pressione
atmosferica uguale per entrambi:come
calcolare la densità dell’alcol conoscendo
quella dell’acqua ?rispondi e clicca
Per effetto della aspirazione la pressione
atmosferica deve essere equilibrata dalla
Hal pressione delle colonne di liquido che si
sono formate:Pacqua=Palcol=Paria
Pac=S*Hac*Dac
Pal =S*Hal*Dal
Dal=Hac*Dac/Hal >>> Dal = Hac/Hal
Pressione atmosferica uguale
liquidi allo stesso livello