Il L'esperimento di Torricelli Fu eseguito dal fisico e matematico italiano Evangelista Torricelli nel 1644 e portò alla prima misurazione della pressione atmosferica.
Questo esperimento nasce dalla necessità di migliorare l'approvvigionamento idrico nelle città. Evangelista Torricelli (1608-1647), matematico di corte del Granduca di Toscana Ferdinando II, aveva studiato insieme a Galileo i fenomeni idraulici.
Indice articolo
Nel 1644 Torricelli fece il seguente esperimento:
- Ha introdotto il mercurio in un tubo lungo 1 m, aperto a un'estremità e chiuso all'altra..
- Quando il tubo fu completamente pieno, lo capovolse e lo gettò in un contenitore che conteneva anche mercurio..
- Torricelli osserva che la colonna scende e si ferma a circa 76 cm di altezza.
- Si rese anche conto che nello spazio si era creato un vuoto che era libero, sebbene non perfetto..
Torricelli ha ripetuto l'esperimento utilizzando diversi tubi. Fece anche una piccola variazione: aggiunse acqua al secchio, che, essendo più leggero, galleggiava sul mercurio. Quindi sollevò lentamente il tubo contenente mercurio sulla superficie dell'acqua..
Quindi il mercurio è andato giù e l'acqua è salita. Il vuoto ottenuto, come abbiamo già detto, non era perfetto, perché c'erano sempre resti di vapore di mercurio o acqua.
L'atmosfera è una miscela di gas in cui predominano azoto e ossigeno, con tracce di altri gas come argon, anidride carbonica, idrogeno, metano, monossido di carbonio, vapore acqueo e ozono..
L'attrazione gravitazionale esercitata dalla Terra è responsabile del mantenimento dell'intero pianeta che circonda.
Ovviamente la composizione non è uniforme, né lo è la densità, poiché dipende dalla temperatura. In prossimità della superficie è presente una buona quantità di polvere, sabbia e inquinanti derivanti da eventi naturali e anche dall'attività umana. Le molecole più pesanti sono più vicine al suolo.
Poiché c'è tanta variabilità, è necessario scegliere un'altitudine di riferimento per la pressione atmosferica, che per comodità è stata presa come livello del mare.
Qui non è solo un livello del mare qualsiasi, perché anche questo presenta fluttuazioni. Il livello o dato si sceglie un sistema di riferimento geodetico con l'ausilio di comune accordo tra gli esperti.
Quanto vale la pressione atmosferica vicino al suolo? Torricelli ha trovato il suo valore misurando l'altezza della colonna: 760 mm di mercurio.
Nella parte superiore del tubo la pressione è 0, poiché lì è stato stabilito un vuoto. Nel frattempo, sulla superficie della vasca a mercurio la pressione P1 è la pressione atmosferica.
Scegliamo l'origine del sistema di riferimento sulla superficie libera del mercurio, nella parte superiore del tubo. Da lì fino a quando viene misurata la superficie del mercurio nel contenitore H, l'altezza della colonna.
La pressione nel punto segnato in rosso, alla profondità e1 è:
P1 = Po + ρHg . g.y1
Dove ρHg è la densità del mercurio. Da Y1 = H Y Po = 0:
P1 = ρHg . g.H
H = P1/ ρHg.g
Poiché la densità del mercurio è costante e la gravità è costante, risulta che l'altezza della colonna di mercurio è proporzionale a P1, che è la pressione atmosferica. Sostituzione di valori noti:
H = 760 mm = 760 x 10 -3 m
g = 9,8 m / sDue
ρHg = 13,6 g / cc = 13,6 x 10 3 kg / m3
P1 = 13,6 x 10 3 kg / m3 x 9,8 m / sDue x 760 x 10 -3 m = 101,293 N / mDue= 101,3 kN / mDue
L'unità di pressione nel Sistema Internazionale è il Pascal, abbreviato Pa. Secondo l'esperimento di Torricelli, la pressione atmosferica è 101,3 kPa.
Torricelli osservò che il livello di mercurio nel tubo subiva ogni giorno leggere variazioni, quindi dedusse che anche la pressione atmosferica doveva cambiare..
La pressione atmosferica è responsabile di gran parte del clima, tuttavia le sue variazioni giornaliere passano inosservate. È perché non sono così evidenti come i temporali o il freddo, ad esempio.
Tuttavia, queste variazioni di pressione atmosferica sono responsabili dei venti, che a loro volta influenzano le precipitazioni, la temperatura e l'umidità relativa. Quando il terreno si riscalda, l'aria si espande e tende a salire, facendo diminuire la pressione.
Ogni volta che il barometro indica pressioni elevate, ci si può aspettare bel tempo, mentre con pressioni basse c'è la possibilità di temporali. Tuttavia, per fare previsioni accurate del clima, è necessario disporre di maggiori informazioni su altri fattori..
Anche se suona strano, poiché la pressione è definita come forza per unità di superficie, in meteorologia è valido esprimere la pressione atmosferica in millimetri di mercurio, come stabilito da Torricelli.
È perché il barometro a mercurio continua ad essere utilizzato oggi con poche variazioni da allora, tanto che in onore di Torricelli, 760 mm di Hg è pari a 1 torr. In altre parole:
1 torr = 760 mm Hg = 30 pollici di Hg = 1 pressione atmosferica = 101,3 kPa
Se Torricelli avesse usato l'acqua al posto del mercurio, l'altezza della colonna sarebbe di 10,3 m. Il barometro a mercurio è più pratico in quanto più compatto.
Altre unità ampiamente utilizzate sono bar e millibar. Un millibar equivale a un ettopascal o 10Due pascal.
Un altimetro è uno strumento che indica l'altezza di un luogo, confrontando la pressione atmosferica a quell'altezza con quella al suolo o altro luogo di riferimento.
Se l'altezza non è molto grande, in linea di principio possiamo supporre che la densità dell'aria rimanga costante. Ma questa è un'approssimazione, poiché sappiamo che la densità dell'atmosfera diminuisce con l'altezza.
Utilizzando l'equazione usata sopra, viene utilizzata la densità dell'aria al posto di quella del mercurio:
P1 = Po + ρaria . g.H
In questa espressione Po è considerata la pressione atmosferica a livello del suolo e P1 è quello del luogo di cui si vuole determinare l'altitudine:
H = (P1 - Po) / ρaria . g
L'equazione altimetrica mostra che la pressione diminuisce esponenzialmente con l'altezza: per H = 0, P1= Po cosa succede se H → ∞, poi P1=0.
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.