La pressione La pressione atmosfericaatmosferica

didiPietro SparacinoPietro Sparacino

Presentazione del moduloPresentazione del moduloARGOMENTO DELLA LEZIONE: ARGOMENTO DELLA LEZIONE:

la pressione atmosferica e la sua misura la pressione atmosferica e la sua misura 

DURATA DELLA LEZIONE:DURATA DELLA LEZIONE:

• • 1 ora d’aula + 1 ora di laboratorio1 ora d’aula + 1 ora di laboratorio

PREREQUISITI:PREREQUISITI:

• • conoscenza di:conoscenza di:

                nozioni di fisica generalenozioni di fisica generale

nozioni di matematicanozioni di matematica

OBIETTIVO:OBIETTIVO:

• • gli alunni dovranno conoscere la definizione di pressione atmosferica ed i principali strumenti gli alunni dovranno conoscere la definizione di pressione atmosferica ed i principali strumenti per misurarla per misurarla 

MEZZI:MEZZI:

• • libro di testolibro di testo

• • libri consultabili in bibliotecalibri consultabili in biblioteca

METODO:METODO:

• • lezione frontale/partecipatalezione frontale/partecipata

Tanto per capirciTanto per capirci

Mi sento sotto pressione……Mi sento sotto pressione…………cioè c’ è qualcosa o qualcuno che ci opprime e ci cioè c’ è qualcosa o qualcuno che ci opprime e ci

toglie l’aria. toglie l’aria. Già ci toglie l’aria… ma vi siete mai Già ci toglie l’aria… ma vi siete mai chiesti se l’aria ci pesa addosso???chiesti se l’aria ci pesa addosso???

Ebbene si, l’aria pesa e non ce ne accorgiamo Ebbene si, l’aria pesa e non ce ne accorgiamo perché la nostra pressione interna bilancia quella perché la nostra pressione interna bilancia quella esterna.esterna.

Tradotto significa che…Tradotto significa che…

Un piccolo esempioUn piccolo esempio

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

Pressione AtmosfericaPressione Atmosferica

La pressione La pressione atmosferica è la forza atmosferica è la forza esercitata esercitata dall’atmosfera sopra di dall’atmosfera sopra di noi.noi.

1 atm è la pressione 1 atm è la pressione media al livello del media al livello del maremare

È una misura del peso È una misura del peso dell’atmosfera sopra di dell’atmosfera sopra di noinoi

Un po' di ripassoUn po' di ripasso

Il miscuglio di gas che costituisce l'atmosfera e che avvolge come un immenso 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 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 altitudine. I tre quarti di tutta l'atmosfera si trovano però in quella regione dello spazio chiamata spazio chiamata troposfera troposfera il cui limite superiore è di circa 7 Km ai poli, di 13 il cui limite superiore è di circa 7 Km ai poli, di 13 km nelle medie latitudini e di 18 Km circa all'equatore. km nelle medie latitudini e di 18 Km circa all'equatore. Anticamente si Anticamente si credeva che l'atmosfera fosse senza pesocredeva che l'atmosfera fosse senza peso. Bisogna arrivare a Galileo Galilei . Bisogna arrivare a Galileo Galilei per accertare che, nonostante la sua natura impalpabile, un metro cubo d'aria, 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 al livello del mare, pesa circa 1,3 Kg. Al peso esercitato su una superficie unitaria, ad esempio 1 cmunitaria, ad esempio 1 cm², di una colonna d'aria che si estenda fino ai limiti ², di una colonna d'aria che si estenda fino ai limiti dell'atmosfera, viene dato il nome di pressione atmosferica. In condizioni 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 normali, tale peso al livello del mare, si aggira intorno a 1.033 g per cmcm². ².

Un po' di ripasso (2)Un po' di ripasso (2)

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

Unità di misura della pressioneUnità di misura della pressione

La pressione atmosferica si misura con un La pressione atmosferica si misura con un barometrobarometro. Gli strumenti possono essere . Gli strumenti possono essere graduati in millimetri di mercurio (mmHg), in millibar (mb) oppure in hettoPascal (hPa).graduati in millimetri di mercurio (mmHg), in millibar (mb) oppure in hettoPascal (hPa).

  

Un’atmosfera metrica (atm=1) corrisponde a: Un’atmosfera metrica (atm=1) corrisponde a: 1,01325 Bar 1,01325 Bar 1013,25 hPa (mb) 1013,25 hPa (mb) 101325 Pascal (Pa) 101325 Pascal (Pa) 10,33 Metri di colonna d’acqua (m.c.a) 10,33 Metri di colonna d’acqua (m.c.a) 760 Millimetri di mercurio (mmHg) 760 Millimetri di mercurio (mmHg) 10,1325 Newton/ cm² (N/ cm²) 10,1325 Newton/ cm² (N/ cm²) 1,033 Chilogrammo/ cm² (Kg/ cm²) 1,033 Chilogrammo/ cm² (Kg/ cm²) 14,69 Pound/inch² (psi)14,69 Pound/inch² (psi)  

Il barometro di TorricelliIl barometro di Torricelli Il barometro a mercurio deriva Il barometro a mercurio deriva

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

Un barometro a mercurio diUn barometro a mercurio di precisione è precisione è quello di Fortin, usato nelle stazioni quello di Fortin, usato nelle stazioni meteorologichemeteorologiche

760 mm Hg760 mm HgAtmosferaAtmosferastandardstandard

PressionePressioneAtmosfericaAtmosferica

ColonnaColonnadi mercuriodi mercurio

VuotVuotoo

Gli strumenti di misuraGli strumenti di misura Il barometro di FortinIl barometro di Fortin è costituito da è costituito da

un pozzetto, una canna, una scala con un pozzetto, una canna, una scala con nonio e da un termometro annesso. Il nonio e da un termometro annesso. Il pozzetto è di vetro ma ha come fondo pozzetto è di vetro ma ha come fondo una borsa di pelle di camoscio che una borsa di pelle di camoscio che permette l'azzeramento dello permette l'azzeramento dello strumento. Per questo motivo nella strumento. Per questo motivo nella parte alta dello strumento è fissata una parte alta dello strumento è fissata una cuspide d'avorio con la punta rivolta cuspide d'avorio con la punta rivolta verso il basso. Per effettuare l' verso il basso. Per effettuare l' azzeramento si agisce su una vite azzeramento si agisce su una vite posta sotto il pozzetto portando il livello posta sotto il pozzetto portando il livello del superiore del mercurio a sfiorare la del superiore del mercurio a sfiorare la punta della cuspide.punta della cuspide.

In questo modo il livello del pozzetto In questo modo il livello del pozzetto coincide con lo zero della scala e coincide con lo zero della scala e questa operazione va eseguita prima di questa operazione va eseguita prima di ogni lettura.ogni lettura.

Strumenti di misuraStrumenti di misura

Il barometro aneroide, o di BourdonIl barometro aneroide, o di Bourdon, è , è costituito da una scatola metallica costituito da una scatola metallica contenente un sottile tubo di ottone a contenente un sottile tubo di ottone a sezione ellittica, perfettamente vuoto ed sezione ellittica, perfettamente vuoto ed avvolto a formare una circonferenza avvolto a formare una circonferenza quasi perfetta Diminuendo la pressione quasi perfetta Diminuendo la pressione atmosferica la sezione del tubo tende atmosferica la sezione del tubo tende

diventarediventare circolare il che fa diminuire il circolare il che fa diminuire il raggio di curvatura del tubo le cui raggio di curvatura del tubo le cui estremità si allontanano; l'opposto estremità si allontanano; l'opposto avviene quando la pressione aumenta. avviene quando la pressione aumenta. Poiché le estremità del tubo sono Poiché le estremità del tubo sono collegate ad un ago che si muove lungo collegate ad un ago che si muove lungo un indice graduato, è possibile leggere un indice graduato, è possibile leggere su questo le variazioni di pressionesu questo le variazioni di pressione

Strumenti di misuraStrumenti di misura Il barometro olosterico, o di VidieIl barometro olosterico, o di Vidie, , è è

costituito da una scatola metallica di forma costituito da una scatola metallica di forma cilindrica, perfettamente vuota e con pareti cilindrica, perfettamente vuota e con pareti sottili. La pressione atmosferica viene sottili. La pressione atmosferica viene equilibrata da una molla molto sensibile posta equilibrata da una molla molto sensibile posta all'interno della scatola. Variando la pressione all'interno della scatola. Variando la pressione atmosferica, il centro della scatola si deforma, atmosferica, il centro della scatola si deforma, di conseguenza la molla viene compressa di conseguenza la molla viene compressa oppure allentata ed essendo collegata con un oppure allentata ed essendo collegata con un ago, che si muove su una graduazione, è ago, che si muove su una graduazione, è possibile leggere le variazioni di pressione.possibile leggere le variazioni di pressione.

I barometri metallici debbono essere tarati I barometri metallici debbono essere tarati prima dell'uso mediante un barometro a prima dell'uso mediante un barometro a mercurio. Per la loro robustezza e la loro mercurio. Per la loro robustezza e la loro praticità sono di uso corrente e vengono praticità sono di uso corrente e vengono utilizzati all'interno dei barografiutilizzati all'interno dei barografi

Strumenti di misuraStrumenti di misura

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