LA DENSITA' DELL'ARIA IN QUOTA

Tutti voi sapete che se si va in alta montagna è più difficoltoso respirare. Vi hanno probabilmente anche detto che ciò accade perché l'aria in alta quota è meno densa che al suolo. Ma come mai ciò accade? Questa è una conseguenza delle leggi del Gas Perfetto!

L'aria esercita una pressione in quanto essa deve sostenere il peso di tutta l'atmosfera che la sovrasta. Ad una altitudine di circa 5 chilometri, soltanto metà dell'atmosfera si trova sopra la nostra testa, e l'altra metà si trova sotto di noi: di conseguenza a tale altezza l'aria deve sostenere metà del peso rispetto a quella presente al suolo e di conseguenza la pressione si riduce della metà. Cosa accade alla densità? Vediamolo subito.

L'aria a 5 km di quota deve reggere un peso metà du quello retto dall'aria al suolo

Supponiamo che l'atmosfera sia isoterma, cioè che abbia sempre la stessa temperatura ad ogni quota ("Ma come!" direte voi "più che si sale più che fa freddo!" E' vero; dimostreremo però che questo cambiamento di temperatura influisce poco sulla pressione e perciò per adesso consideriamo l'atmosfera isoterma). Secondo la legge di Boyle (che prende il nome da Robert Boyle, 1627-91), se in una traformazione isoterma la pressione si dimezza allora il volume deve raddoppiare e dunque la densità si riduce a metà (Non hai capito questo discorso? Allora leggi quello che ti scrive il Professore!).

Salendo in quota di altri 5 chilometri, la pressione diminuisce di un'altra metà, arrivando a 1/4 della pressione al livello del mare, e a 15 chilometri di quota si dimezza ulteriormente, riducendosi a 1/8. Di conseguenza, pure la densità a 10 km e a 15 km di altezza risulta rispettivamente 1/4 ed 1/8 di quella al suolo. Tutte queste valutazioni sono approssimate perché l'atmosfera non è rigorosamente isoterma ma il tipo di andamento dovrebbe essere chiaro.

L'abitacolo di un aereo di linea che voli a 10 km di quota deve essere sigillato e pressurizzato, poiché i passeggeri che respirassero l'aria a 1/4 della densità al livello del mare mancherebbero di ossigeno e perderebbero conoscenza.
Nelle rare occasioni in cui un aereo di linea perdesse la sua pressurizzazione, della maschere collegate a bombole di ossigeno scenderebbero automaticamente, permettendo ai passeggeri di respirare normalmente mentre il pilota cercherebbe subito di scendere a una quota più bassa.

Articolo tratto da "Dagli astronomi alle astronavi", un testo di Fisica on-lina scritto da David P. Stern

Per adesso abbiamo supposto che l'atmosfera sia isoterma, cioè sempre alla stessa temperatura. Ma cosa accade se vogliamo fare il calcolo esatto per sapere come varia la densità con l'altitudine? Clicca qui per saperlo!

 

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