La pressione atmosferica di Pietro Sparacino

Presentazione del modulo ARGOMENTO DELLA LEZIONE: la pressione atmosferica e la sua misura  DURATA DELLA LEZIONE: • 1 ora d’aula + 1 ora di laboratorio PREREQUISITI: • conoscenza di:         nozioni di fisica generale nozioni di matematica OBIETTIVO: • gli alunni dovranno conoscere la definizione di pressione atmosferica ed i principali strumenti per misurarla  MEZZI: • libro di testo • libri consultabili in biblioteca METODO: • lezione frontale/partecipata

Tanto per capirci Mi sento sotto pressione…… …cioè c’ è qualcosa o qualcuno che ci opprime e ci toglie l’aria. Già ci toglie l’aria… ma vi siete mai chiesti se l’aria ci pesa addosso??? Ebbene si, l’aria pesa e non ce ne accorgiamo perché la nostra pressione interna bilancia quella esterna. Tradotto significa che…

Un piccolo esempio …se qualcuno ci togliesse l’aria dall’interno del corpo facendo il vuoto noi faremmo la fine del barattolo di destra. Cioè verremmo schiacciati dalla pressione che l’aria esercita in ogni istante sul nostro corpo

Pressione Atmosferica La pressione atmosferica è la forza esercitata dall’atmosfera sopra di noi. 1 atm è la pressione media al livello del mare È una misura del peso dell’atmosfera sopra di noi

Un po' di ripasso Il miscuglio di gas che costituisce l'atmosfera e che avvolge come un immenso oceano invisibile il pianeta Terra, si estende fino a 150- 200 chilometri di altitudine. I tre quarti di tutta l'atmosfera si trovano però in quella regione dello spazio chiamata troposfera il cui limite superiore è di circa 7 Km ai poli, di 13 km nelle medie latitudini e di 18 Km circa all'equatore. Anticamente si credeva che l'atmosfera fosse senza peso. Bisogna arrivare a Galileo Galilei per accertare che, nonostante la sua natura impalpabile, un metro cubo d'aria, al livello del mare, pesa circa 1,3 Kg. Al peso esercitato su una superficie unitaria, ad esempio 1 cm², di una colonna d'aria che si estenda fino ai limiti dell'atmosfera, viene dato il nome di pressione atmosferica. In condizioni normali, tale peso al livello del mare, si aggira intorno a 1.033 g per cm².

Un po' di ripasso (2) Mano a mano che si va verso l'alto, diminuisce l'altezza della colonna d'aria sovrastante l'osservatore e di conseguenza diminuisce anche la pressione atmosferica. Tuttavia, il decremento è più rapido negli strati prossimi al suolo essendo qui l'aria più densa..

Unità di misura della pressione La pressione atmosferica si misura con un barometro. Gli strumenti possono essere graduati in millimetri di mercurio (mmHg), in millibar (mb) oppure in hettoPascal (hPa).   Un’atmosfera metrica (atm=1) corrisponde a: 1,01325 Bar 1013,25 hPa (mb) 101325 Pascal (Pa) 10,33 Metri di colonna d’acqua (m.c.a) 760 Millimetri di mercurio (mmHg) 10,1325 Newton/ cm² (N/ cm²) 1,033 Chilogrammo/ cm² (Kg/ cm²) 14,69 Pound/inch² (psi) 

Il barometro di Torricelli Il barometro a mercurio deriva direttamente dal dispositivo ideato da Torricelli (1608-1647) nel 1643 per dimostrare l'esistenza della pressione atmosferica. Nella forma più semplice è costituito da un tubo in vetro della lunghezza di 1 m circa, chiuso a un'estremità, che, dopo essere stato riempito di mercurio, viene immerso per la parte libera in una vaschetta contenente altro mercurio: nel tubo la colonna di mercurio si alza fino a che il suo peso non fa equilibrio con la pressione atmosferica agente sulla superficie libera della vaschetta. L'altezza h della colonna di mercurio dà quindi misura della pressione dell'atmosfera; a livello del mare a O °C una colonna di 2 cm² di sezione si innalza per 760 mm, pari a una pressione di 1.033 g/cm². Un barometro a mercurio di precisione è quello di Fortin, usato nelle stazioni meteorologiche 760 mm Hg Atmosfera standard Pressione Atmosferica Colonna di mercurio Vuoto

Gli strumenti di misura Il barometro di Fortin è costituito da un pozzetto, una canna, una scala con nonio e da un termometro annesso. Il pozzetto è di vetro ma ha come fondo una borsa di pelle di camoscio che permette l'azzeramento dello strumento. Per questo motivo nella parte alta dello strumento è fissata una cuspide d'avorio con la punta rivolta verso il basso. Per effettuare l' azzeramento si agisce su una vite posta sotto il pozzetto portando il livello del superiore del mercurio a sfiorare la punta della cuspide. In questo modo il livello del pozzetto coincide con lo zero della scala e questa operazione va eseguita prima di ogni lettura.

Strumenti di misura Il barometro aneroide, o di Bourdon, è costituito da una scatola metallica contenente un sottile tubo di ottone a sezione ellittica, perfettamente vuoto ed avvolto a formare una circonferenza quasi perfetta Diminuendo la pressione atmosferica la sezione del tubo tende diventare circolare il che fa diminuire il raggio di curvatura del tubo le cui estremità si allontanano; l'opposto avviene quando la pressione aumenta. Poiché le estremità del tubo sono collegate ad un ago che si muove lungo un indice graduato, è possibile leggere su questo le variazioni di pressione

Strumenti di misura Il barometro olosterico, o di Vidie, è costituito da una scatola metallica di forma cilindrica, perfettamente vuota e con pareti sottili. La pressione atmosferica viene equilibrata da una molla molto sensibile posta all'interno della scatola. Variando la pressione atmosferica, il centro della scatola si deforma, di conseguenza la molla viene compressa oppure allentata ed essendo collegata con un ago, che si muove su una graduazione, è possibile leggere le variazioni di pressione. I barometri metallici debbono essere tarati prima dell'uso mediante un barometro a mercurio. Per la loro robustezza e la loro praticità sono di uso corrente e vengono utilizzati all'interno dei barografi

Strumenti di misura Il barografo è uno strumento costituito da un barometro metallico, da un gruppo registratore e da un congegno ad orologeria. E' usato per la registrazione continua delle variazioni della pressione atmosferica su un diagramma avente il tempo come ascissa e la pressione atmosferica come ordinata. La curva tracciata dalla punta scrivente del gruppo registratore prende il nome di barogramma.