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LA FISICA
La pressione atmosferica
Poiché attratta dalla forza di gravità della Terra, l’aria ha un peso. Se non lo avesse, sarebbe soggetta ad espandesi
e fuggirebbe dalla Terra dirigendosi verso lo spazio. A causa del suo peso l’atmosfera esercita una pressione su tutti
gli oggetti in essa contenuti,
la pressione atmosferica
.
Il peso dell’aria è determinato dal peso di 1
m³
di aria secca alla temperatura di 20
°C
e alla pressione di 760
mm Hg
(760
mm
di colonna di mercurio) ed equivale a 1,03
Kg
.
Una caratteristica della pressione atmosferica è quella di variare a seconda dell’altitudine del luogo dove è misurata.
Ciò è dovuto dal peso minore dell’aria sugli strati elevati dell’atmosfera rispetto a quello che grava sugli strati più
profondi. Al livello del mare la pressione atmosferica è in media di 760
mm Hg
e diminuisce di circa 1
cm
di
colonna mercurio per ogni 100
m
di innalzamento. All’altezza di 1000
m
sul livello del mare la colonna ha in
media l’altezza di 66
cm
. Per grandi altitudini la pressione diminuisce in modo meno rapido.
Il valore della pressione atmosferica si può misurare riproducendo l’esperimento ideato dal fisico italiano Evangelista
Torricelli (1608-1647), allievo di Galileo Galilei (1564-1642).
Figura 2
Pos. 1
: prendiamo un tubo di vetro chiuso ad un’estremità con lunghezza 1
m
e con un diametro interno di circa
12
mm
(circa 1
cm²
), e riempiamolo completamente di mercurio. Tenendo chiusa l’estremità aperta, capovol-
giamo il tubo in modo da immergerlo in una bacinella contenente anch’essa mercurio. Rimuovendo la chiusura
possiamo notare che il tubo non si svuota completamente. Il mercurio contenuto nel tubo scende nella bacinella
fino a quando il dislivello è di 76
cm
.
Il mercurio contenuto nel tubo non è fuoriuscito completamente perché la pressione atmosferica, agendo sulla
superficie del mercurio nella bacinella, ha sostenuto il mercurio rimasto nel tubo. Possiamo affermare che la pres-
sione atmosferica equivale alla pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 76
cm
.
Con queste informazioni calcoliamo il peso dell’aria.
Calcolo del volume della colonna:
V
colonna
=
Area di base * altezza
1 * 76 = 76
cm
3
V
colonna
=
76
cm
3
Sapendo che il peso specifico
P
s
del mercurio è 0,01359
Kg/cm³
, calcoliamo la massa della colonna di mercurio
m
colonna
:
m
colonna
=
V
colonna
* P
s
76 * 0,01359 = 1,03
Kg
m
colonna
=
1,03
Kg
Figura 2
Pos. 2
: per mettere in equilibrio la colonna di mercurio dobbiamo opporre una Forza ad esempio tramite un peso.
Tale Forza peso
F
p
corrisponde a:
F
p
= 9,81
[N ⁄ Kg]
* 1,03
[Kg]
= 10,1
N
F
p
=
10,1
N
Figura 2
Pos. 3
: partendo dal risultato del precedente esperimento calcoliamo l’altezza che raggiungerebbe una colonna di
acqua al posto di quella di mercurio:
V
colonna
=
Area di base * altezza
1
[cm
2
]
* x
[cm]
= x
[cm
3
]
m
colonna
=
V
colonna
* P
s
x
[cm
3
]
* m
vol.
[Kg ⁄ cm
3
]
= 1,03
Kg
m
colonna
=
1,03
Kg
Sapendo che la massa volumica
m
vol.
dell’acqua è 0,001
Kg/cm³
e che la massa della colonna di mercurio è di
1,03
Kg
calcoliamo l’altezza della colonna di acqua
x
:
1,03
[kg]
= 1
[cm
2
] * x [cm] * m
vol.
[Kg cm
3
]
1,03
[kg]
= 1
[cm
2
] * x [cm] *
0,001
[Kg ⁄ cm
3
]
x
=
1,03
[kg]
x =
1,03
[kg]
x
= 1030
cm
1
[cm
2
] *
0,001
[Kg ⁄ cm
3
]
0,001
[Kg ⁄ cm]
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