Capitolo 03
LA PRESSIONE ATMOSFERICA
3.1 Esperienza del Torricelli
3.2 Unità di misura delle pressioni
12
3.1 Peso dell’aria
I corpi solidi hanno un loro peso, ma anche i corpi gassosi e quindi l’aria, hanno
un loro peso.
Se si pesa una bombola vuota e poi la si riempie di gas e si procede ad una
nuova pesata si rileva una differenza nel peso. La bombola pesa di più quando è
piena.
Anche l’aria, che è una miscela di gas, e la spinta che la massa dell’aria esercita
sulla superficie della terra e su tutto ciò con cui viene a contatto è enorme.
Nel 1630 il fisico Evangelista Torricelli da Faenza dimostrò che l’atmosfera
( ossia lo spessore d’aria che circonda la terra ) pesa 1,033 kg su ogni cm2 di
superficie, misurata sul livello del mare ( altitudine zero ).
Questa è la definizione della PRESSIONE ATMOSFERICA.
Ora si faccia una considerazione: se la superficie media dell’uomo è di circa
1,5 m2 ( 15000 cm2 ) e, se su ogni cm2 insiste il peso dell’atmosfera di 1,033 kg,
su tutta la superficie del corpo graveranno 15500 kg.
La pressione atmosferica però agisce in ogni senso e, insistendo anche sulla
parte interna del corpo con lo stesso valore si equilibra.
In più la circolazione del sangue provoca nelle pareti interne dei vasi una
pressione leggermente superiore a quella atmosferica.
Per questi motivi non veniamo schiacciati da un peso così enorme.
Una delle caratteristiche della pressione atmosferica è quella di variare in
funzione dell’altitudine alla quale viene misurata.
A quote più alte rispetto al livello del mare, la pressione diminuisce in quanto lo
strato dell’aria è inferiore e quindi pesa di meno.
QUOTA
m
PRESSIONE
Mpa
TEMPERATURA
°C
0
100
200
500
1000
1400
1800
2000
2400
3000
0,1013
0,1001
0,0989
0,0955
0.0899
0,0856
0,0815
0,0795
0,0756
0,0701
15
14,4
13'7
11,8
8,5
5,9
3,3
2
-0,6
-4,5
13
3.2 L’esperienza del Torricelli
Si prenda un tubo trasparente chiuso ad una estremità ed aperto nell’altra
( fig. 3.2 ) lungo circa un metro, se lo si riempie interamente di mercurio
( Hg ) e si chiude con un dito l’estremità aperta, capovolgendolo ed
immergendolo in un recipiente contenente altro mercurio, si nota che, dopo
avere tolto il dito dalla estremità aperta, una parte del mercurio contenuto
nel tubo passa nella vaschetta.
Il mercurio finisce di passare nella vaschetta quando il livello nel tubo ha
raggiunto un ben determinato punto.
Infatti misurando la differenza di livello tra mercurio della vaschetta e quello
del tubo si riscontra che tale differenza vale circa 76 cm.
Il motivo che non ha permesso al mercurio di vuotarsi nella vaschetta è dovuto
esclusivamente al peso dell’aria atmosferica.
sezione interna
1cm2
760mm
mm
Hg
fig. 3.2
Come si è detto in precedenza l’aria esercita una pressione di 1,033 kg su ogni
cm2 perciò questa pressione la si ha anche sulla superficie del mercurio
contenuto nella vaschetta.
Nella parte superiore del tubo, dopo che si è rovesciato, è completamente vuoto
di mercurio e di aria. Si è creato il vuoto e la pressione atmosferica viene a
mancare totalmente.
14
In questo caso la pressione atmosferica invece di esercitare la sua azione
dall’alto e dal basso nell’intero del tubo, agisce solo dal basso verso l’alto.
Come ci mostra l’esperienza questa spinta, sull’unità di superficie, equivale al
peso della colonna di mercurio rapportata alla sezione del tubo.
spinta atmosferica
Peso unitario della
colonna di mercurio
=
10,033 kg/cm2
peso ( kg )
=
-------------------------------
= 1,033kg/cm2
sezione ( cm2 )
vuoto
760mm
Press. Atmosf.
Hg
Nel tubo di Torricelli il mercurio si innalza a causa della pressione atmosferica
procedendo con le stesse operazioni, impiegando acqua al posto del mercurio,
utilizzando un tubo lungo 11 metri, si vedrà che il livello dell’acqua nell’interno
del tubo si porta a 10,033 m dal pelo della vaschetta.
Questa spinta equivale, rapportata alla sezione del tubo, ad 1,033 kg sulla
superficie di 1 cm2.
15
3.4 Unità di misura della pressione
Quando si parla di pressione si deve distinguere:
Pressione atmosferica, pressione causata dal peso dell’aria (circa 1 kg/cm2)
Pressione relativa, pressione al di sopra della pressione atmosferica ed è quella
misurata da strumenti chiamati manometri.
Pressione assoluta, somma delle due pressioni precedenti ( pressione relativa +
pressione atmosferica ).
Depressione pressione relativa minore di quella atmosferica misurata da
strumenti chiamati vacuometri. Il suo valore massima si riferisce al vuoto
barometrico o vuoto assoluto.
Nel sistema internazionale (SI) la pressione atmosferica vale, al livello del mare
100.000 Pa che equivalgono a 0,1 Mpa.
Nel sistema fisico tale pressione vale 101.325 Pa = 0,1013 MPa