Equilibrio nei fluidi

Pressione atmosferica

Un ragazzo esercita sul pavimento una pressione dell'ordine di 104 Pa. Quanto pensate che valga la pressione atmosferica, cioè la pressione esercitata su di noi dall'aria che ci circonda da ogni parte?

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La forza di gravità fa si che gli strati superiori dell'aria pesino su quelli sottostanti, esercitando una pressione su qualsiasi superficie, comunque essa sia orientata. L'atmosfera si estende per centinaia di kilometri intorno alla Terra, tuttavia la maggior parte dell'aria si trova entro 10 km dalla superficie terrestre. La pressione atmosferica diminuisce con l'aumentare della quota: se p è la pressione al livello del mare, sulla cima dell'Everest (8848 m) si avrà una pressione di 0,4 - 0,3 p, a 12000 m di altezza la pressione diminuirà fino a 0,2 p

In una carta metereologica ogni punto di una determinata zona di spazio fisico ha un valore univoco di pressione; i valori dipendono dalla posizione del punto e variano con continuità, cioè senza salti: si parla, in questo caso, di campo di pressione. Le linee continue uniscono punti che hanno la stessa pressione (isobare) e i numeri indicano i valori della pressione in hPa (ettopascal). Le zone A e B individuano zone di alta e bassa pressione.

Una differenza di pressione (gradiente di pressione) tra due zone diverse del campo provoca un movimento di masse d'aria dalla zona al alta pressione verso quelle a bassa pressione.

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Per avere un'idea del valore della pressione atmosferica possiamo considerare un comune beverino per uccellini: esso è costituito da un piccolo recipiente che viene riempito d'acqua e poi capovolto su una vaschetta dalla quale l'uccellino può bere. Sull'acqua della vaschetta si esercita la pressione atmosferica e la pressione della riserva d'acqua nella colonnina. Se fosse maggiore la pressione della riserva d'acqua, l'acqua traboccherebbe dalla vaschetta, invece essa è trattenuta nella colonnina perchè la pressione atmosferica è maggiore di quella della riserva d'acqua.

Per essere sicuri che nella colonna sia contenuta solo acqua e non aria (cosa che succede spesso), si può sostituire il beverino con un normale bicchiere e operare nel modo seguente:

  1. riempire un bicchiere d'acqua fino a farlo traboccare;
  2. appoggiare sul bicchiere un foglio di plastica liscio o un cartonciche lo chiuda;
  3. capovolgere il bicchiere chiuso, tenendo ferma la chiusura e facendo attenzione a non immettere aria.
  4. togliere delicatamente la mano dalla chiusura.

Se le operazioni sono state eseguite accuratamente, si potrà notare che l'acqua rimane nel bicchiere capovolto senza scendere perchè la pressione atmosferica è sempre maggiore di qualla dell'acqua contenuta nel bicchiere. In effetti con l'acqua non è possibile misurare in laboratorio la pressione atmosferica: per eguagliarla ci vorrebbe una colonna d'acqua alta più di 10 metri! Questa misura si può fare utilizzando un liquido molto più denso dell'acqua, come il mercurio.

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La misura della pressione atmosferica con il mercurio (esperienza di Torricelli) fornisce, al livello del mare e in condizioni climatiche standard, un valore uguale alla pressione di una colonna di 760 millimetri di mercurio, detta anche 1 atmosfera.

1 atmosfera = 760 mmHg (millimetri di mercurio)

I millimetri di mercurio (o torr) non sono una unità di misura SI, ma sono usati in ambito medico per la misura della pressione del sangue. Per determinare a quanti pascal corrisponde un mmHg dobbiamo studiare il principio di Stevin.