Il pressione atmosferica È causato dal peso dei gas che compongono l'atmosfera sulla superficie terrestre. La massa dell'atmosfera è stimata in circa 5 x 1018 kg e tutti gli esseri viventi sono soggetti alla pressione esercitata da questa massa.
Il primo a misurarlo fu lo scienziato italiano Evangelista Torricelli (1608-1647). Nel 1644 compì un esperimento semplice ma molto ingegnoso: riempì completamente di mercurio un tubo di vetro chiuso ad un'estremità, lo capovolse e lo versò in un contenitore che conteneva anche mercurio..
Torricelli ha osservato che il tubo non si svuota completamente, ma è stato riempito di mercurio fino a un'altezza di 76 cm. Sorpreso, ha fatto molte prove con tubi di forma diversa, ottenendo sempre lo stesso risultato..
In questo modo Torricelli si accorse che la pressione atmosferica aumentava e manteneva la colonna di mercurio all'interno del tubo ad un'altezza di 760 mm. In questo modo viene stabilito il valore medio della pressione atmosferica..
Poiché la pressione è definita come forza per unità di area, le unità di pressione atmosferica nel Sistema Internazionale sono newton / metro o pascal, che è abbreviato Pa. Quindi in questo sistema, la pressione atmosferica PATM ha un valore di:
PATM = 101.354,8 Pa
Questo è il valore normale della pressione atmosferica a 0 ºC e al livello del mare.
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In teoria, il valore massimo della pressione atmosferica è solo al livello del mare. Sebbene ci sia così tanta variabilità a questo livello, gli esperti devono impostare un sistema di riferimento per aiutarli a determinarne il valore..
Ecco i principali fattori che influenzano il valore della pressione atmosferica in un determinato luogo sulla Terra:
-Altitudine: per ogni 10 metri di altezza la pressione diminuisce di 1 mm di Hg. Ma accade anche che la densità del gas che compone l'atmosfera non sia costante. In linea di principio, all'aumentare dell'altitudine, la densità dell'aria diminuisce.
-Temperatura: ovviamente più è alta la temperatura diminuisce la densità e meno pesa l'aria, quindi il valore della pressione diminuisce.
-Latitudine: la pressione atmosferica è più bassa alle latitudini equatoriali, perché la Terra non è una sfera perfetta. La costa all'equatore è più lontana dal centro della Terra rispetto ai poli e anche lì la densità dell'aria è inferiore..
-Continentality: più ci si sposta verso l'interno dei continenti, maggiore è la pressione atmosferica, mentre nelle località costiere la pressione è minore.
Il equazione altimetrica che riguarda la pressione atmosferica P di un luogo con la sua altezza z sul livello del mare, ha questa forma:
Qui Po è la pressione esistente all'altezza iniziale o di riferimento, che normalmente è presa a livello del mare, ρo la densità dell'aria a livello del mare e g il valore dell'accelerazione di gravità. Più avanti nella sezione degli esercizi risolti c'è la deduzione passo dopo passo.
La pressione atmosferica viene misurata con il barometro. La più semplice è come quella costruita da Torricelli, a base di mercurio. L'inclinazione del tubo o il diametro non altera l'altezza della colonna di mercurio, a meno che non ne siano responsabili i fattori climatici..
Ad esempio, le nuvole si formano nelle regioni di bassa pressione. Quindi, quando la lettura del barometro diminuisce, è un'indicazione che sta arrivando il brutto tempo..
In realtà si potrebbero usare anche altri liquidi al posto del mercurio, ad esempio si può fare un barometro dell'acqua. Il problema è che la dimensione della colonna è di 10,33 m, molto poco pratica da trasportare.
Esistono anche strumenti che misurano meccanicamente la pressione -attraverso deformazioni in tubi o spirali-: i barometri aneroidi e il manometri. Possono misurare la differenza di pressione tra due punti o anche misurare una pressione prendendo come riferimento la pressione atmosferica.
Il valore di pressione normale viene utilizzato per definire una nuova unità di pressione: l'atmosfera, abbreviata ATM. La pressione atmosferica è di 1 atm; così altre pressioni possono essere espresse in termini di pressione atmosferica, che è un valore molto familiare a tutti:
1 atm = 101,293 Pa
La tabella seguente mostra le unità più utilizzate in scienza e ingegneria per misurare la pressione e la corrispondente equivalenza in pascal:
| Unità | Equivalenza in pascal |
| N / mDue | 1 |
| ATM | 101.355 |
| mm Hg | 133.3 |
| libbre / polliceDue | 6894.76 |
| pub | 1x 105 |
Sulla superficie libera di un liquido in equilibrio statico e aperto all'atmosfera agisce la pressione atmosferica. Ma nei punti interni del liquido, ovviamente, agisce il peso della colonna di fluido.
Il peso della colonna dipende dalla sua altezza e dalla densità del liquido, che assumeremo costante, così come la temperatura. In questo caso la pressione P è:
P = ρ. g. z
Questo è il pressione idrostatica in qualsiasi punto all'interno di un fluido con densità costante ed è direttamente proporzionale alla profondità z fluido.
Riferendosi a pressione assoluta Paddominali in un fluido a riposo è definita come la somma della pressione atmosferica PATM e la pressione idrostatica P:
Paddominali = PATM + P
Infine, la pressione relativa Puomo in un fluido a riposo è la differenza tra pressione assoluta e pressione atmosferica e in questo caso equivale a misurare la pressione idrostatica:
Puomo = Paddominali - PATM
È possibile stimare l'entità della forza totale esercitata dall'atmosfera su un corpo umano. Supponiamo che il corpo abbia una superficie di circa 2 mDue, Poiché la pressione è definita come forza per unità di area, possiamo risolvere e calcolare la forza:
P = F / A → F = P. A
Per questo calcolo utilizzeremo il valore normale della pressione atmosferica che è stato stabilito all'inizio:
F = 101.354,8 Pa x 2 mDue = 202.710 N
Questo risultato equivale a più o meno 20 tonnellate di forza, ma non rappresenta un problema per gli esseri viventi che abitano la superficie della Terra, che si sono adattati a questo, proprio come i pesci del mare..
Sebbene sia una forza abbastanza grande. Come mai non crolliamo davanti a lei?
Ebbene, la pressione all'interno del corpo è uguale alla pressione all'esterno. Non crolliamo perché la forza verso l'interno è bilanciata da un'altra forza verso l'esterno. Ma alcune persone sono influenzate dall'altitudine e possono sanguinare dal naso quando scalano montagne molto alte. È perché l'equilibrio tra pressione sanguigna e pressione atmosferica è stato alterato.
La pressione atmosferica consente di bere la soda con una cannuccia o una cannuccia. I Sumeri e altre culture antiche avevano scoperto che potevano bere birra usando steli di piante vuote o canne come cannucce.
Molto più tardi, tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, vari modelli di cannucce furono brevettati negli Stati Uniti, comprese quelle con gomito a fisarmonica, oggi ampiamente utilizzate..
Funzionano così: man mano che il liquido viene assorbito attraverso la cannuccia, la pressione sopra il liquido nella cannuccia si riduce e questo fa sì che la pressione sottostante, che è più alta, spinga il liquido verso l'alto per un facile bere..
Per questo motivo, dopo un'estrazione o un intervento odontoiatrico, non è consigliabile sorseggiare liquidi in questo modo, poiché la diminuzione della pressione può far aprire la ferita e iniziare a sanguinare..
Ricava l'equazione altimetrica P (z):
-Po è la pressione al livello di riferimento (livello del mare)
-z è l'altezza
-ρo è la densità del fluido a livello del mare
-g è il valore dell'accelerazione di gravità
Prima di tutto, lascia dp una pressione differenziale, che secondo l'equazione fondamentale dell'idrostatica è espressa come:
dp = - ρ.g.dz
Il segno meno tiene conto del fatto che la pressione diminuisce con l'aumentare z. Anche l'aria sarà considerata un gas ideale, quindi pressione e densità sono correlate da:
p = ρ.R.T / M
ρ = (M / RT). p
La densità viene immediatamente sostituita per ottenere:
dp = - (M / RT) .p.g.dz
Ora, scrivendo la pressione in questo modo si presume che l'atmosfera sia divisa in strati di altezza dz, qualcosa come una pila di frittelle, ciascuna sotto pressione dp. In questo modo si ottiene un'equazione differenziale che viene risolta separando le variabili p Y z:
dp / p = -(M / RT) .g.dz
Viene quindi integrato su entrambi i lati, il che equivale ad aggiungere i contributi di pressione apportati da ogni strato. Nell'integrale sinistro è fatto da una pressione Po iniziale, fino a una pressione P finale. Allo stesso modo, l'integrale a destra viene valutato da zo fino a z:
ln (P / Po) = - (M / RT) .g. (Z-zo)
Quanto segue è risolvere per P usando l'esponenziale:
Infine, se entrambi T Che cosa g rimangono costanti, ρo= (M / RT)Po, quindi M / RT = ρo / Po, e può anche essere fatto zo = 0. Mettendo tutto questo insieme:
Qual è il valore della pressione atmosferica a La Paz, Bolivia situata a 3640 m sul livello del mare? Prendi come densità media dell'aria il valore di 1.225 kg / m3 a livello del mare.
Sostituisci semplicemente i valori numerici forniti nell'equazione altimetrica:
In conclusione, è circa il 66% della pressione normale.
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