Dispensa n.7 - la pressione atmosferica
In questa lezione cominceremo a parlare della
pressione atmosferica.
Abbiamo già visto, nel corso delle precedenti
lezioni, una serie di riferimenti alla pressione atmosferica.
Ricordate quando abbiamo detto che la pressione
diminuisce con la quota, oppure delle differenze di pressione che si
innescano a causa del diverso riscaldamento delle superfici
terrestri?
In questa lezione entreremo nel dettaglio, giacché la pressione atmosferica rappresenta il parametro
più importante ai fini della previsione del tempo.
La misura della pressione esercitata
dall’aria è una conquista degli ultimi secoli. Gli antichi
non possedevano questo concetto: i Greci non l'avevano, i Romani
non l'avevano, e nemmeno i Cinesi, che pure si sa conoscessero
molte cose.
Fu un italiano a farne la scoperta, Torricelli.
Egli valutò la pressione che l'aria
esercitava, attraverso un elemento che trovò essere sensibile a
tale peso. Acquisì pertanto il concetto che l'aria che
respiriamo esercitava altresì un peso come tutti gli altri corpi
soggetti all’attrazione gravitazionale della Terra.
Torricelli riempì di mercurio (Hg) una
bacinella, prese poi un tubicino di vetro e lo riempì anch'esso
di mercurio. Quindi capovolse il tubicino nella bacinella avendo
cura di non farvi entrare dell'aria.
Cosa poté osservare? Che il tubo non si
svuotò completamente del mercurio contenuto, ma anzi in gran
parte il mercurio continuava a permanere nel tubo stesso
nonostante lo avesse capovolto. Nella parte superiore del tubo,
lasciata libera da quella parte di mercurio che si era riversata
nella bacinella, non essendoci aria (era stato attento a non
farla entrare, quando aveva capovolto il tubo nella bacinella),
Torricelli immaginò che vi fosse il vuoto, in seguito definito
vuoto torricelliano. In realtà, non si era creato un vuoto
assoluto, poiché in quello spazio vi erano i vapori di mercurio
che, anche se in piccola parte, pure si formano.
Per ottenere il vuoto assoluto, bisognerebbe
poter aspirare da un contenitore tutti gli atomi contenuti, cosa
che neanche i più potenti apparati, oggi, riescono a
realizzare. Comunque faccia, vi sarà sempre qualche atomo
che vaga in quel vuoto. L'unico vuoto presente in natura è
quello che troviamo nell'universo, e precisamente in quelle
regioni in cui la quantità di atomi presenti è così bassa,
che tra un atomo e l'altro intercorre un certa distanza (in
questi luoghi dell'universo, infatti, la possibilità che due
atomi siano in rotta di collisione è praticamente pari a zero).
Questo esperimento cosa dimostrò?
Dimostrò che l'aria esercitava una pressione
sulla superficie libera del mercurio contenuto nella bacinella
tale da compensare il peso del mercurio nella colonnina. Era il
peso dell'aria ad impedire alla colonnina di svuotarsi
completamente.
In definitiva, Torricelli non aveva fatto altro
che inventare una bilancia per pesare l'aria: su un piatto c'era
l'aria col suo peso, sull'altro piatto c'era il mercurio nella
colonnina.
Pertanto, la pressione atmosferica era pari al
peso esercitato da 760 mm di mercurio.
A questo punto possiamo aggiungere che 760 mm
di mercurio rappresentano un valore medio, poiché altri fattori
contribuiscono a variare questo valore. Innanzitutto bisogna dire
che tale misurazione è riferita al livello del mare, poichè
come oramai ben sappiamo, la pressione diminuisce rapidamente con
la quota. Anche la temperatura contribuisce a modificare il
valore reale, dato che il mercurio può dilatarsi o restringersi a
seconda della temperatura dell'aria. Inoltre, la pressione, al
livello del mare, può subire delle variazioni da luogo a luogo,
(variazioni locali), fondamentali per le previsioni del tempo, in
quanto connesse alle aree di alta e bassa pressione.
 Quindi, quando parliamo di pressione pari a 760
mm di mercurio, intendiamo sempre riferirci a condizioni medie,
al livello del mare, con una temperatura di 0 gradi centigradi.
760 mm di mercurio corrispondono a 1013,25 ettopascal (hPa)
o mb (millibar), oppure ad 1 atmosfera (atm).
Nella prossima dispensa, sulla base di
questi concetti, tenteremo una prima applicazione di quanto
appreso, nel campo delle previsioni meteorologiche.
Approfondimenti:
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Le
osservazioni dei fontanieri fiorentini ovvero a chi spetta la
scoperta della pressione atmosferica (tratto da F.Reuleaux, Le Grandi
scoperte e le loro applicazioni, Unione Tipografico-Editrice, Torino,
1886).
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Questionari:
(rev.02/2001)
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