La pressione atmosferica

Proprio come sul fondo di una piscina esiste una pressione dovuta al peso dell'acqua sovrastante, così su ogni corpo presente sulla superficie terrestre agisce una pressione detta atmosferica dovuta al peso dell'aria che forma l'atmosfera terrestre. La pressione atmosferica varia con l'altitudine perché, all'aumentare di questa, diminuisce l'altezza della colonna d'aria. Per il calcolo del valore di questa pressione si potrebbe pensare di utilizzare la legge di Stevino; infatti sappiamo qual è la densità dell'aria, circa 800 volte minore di quella dell'acqua e conosciamo l'altezza dell'atmosfera, qualche centinaio di Km. Tuttavia il risultato che otterremmo non sarebbe molto preciso poiché la densità dell'aria e l'accelerazione di gravità non sono costanti ma diminuiscono progressivamente con l'altitudine. Semplici esperimenti evidenziano che il valore della pressione atmosferica è molto elevato.

1° esempio. L'acqua che non si versa dal bicchiere capovolto. (vedi figura 1)

Si riempie d'acqua un bicchiere fino all'orlo e lo si copre con un cartoncino, facendo in modo che questo aderisca bene al bordo. Si capovolge il bicchiere mantenendo fermo il cartoncino con il palmo della mano: togliendo la mano l'acqua non cadrà.

Spiegazione. Il cartoncino e l'acqua del bicchiere sono sostenuti dalla pressione atmosferica, la quale per il principio di Pascal, agisce in tutte le direzioni, anche dal basso verso l'alto. In base al risultato di questo esperimento, possiamo affermare che la pressione atmosferica è superiore alla pressione idrostatica prodotta dall'acqua contenuta nel bicchiere. Quindi se il bicchiere è alto 8 cm la pressione atmosferica sarà sicuramente superiore della pressione di p =

2° esempio. (vedi figura 2) La bottiglia che non si svuota. Si riempie d'acqua fino all'orlo una bottiglia e, mantenendola tappata con un dito, la si capovolge, immergendone il collo in una vaschetta d'acqua. Se si toglie il dito, l'acqua non esce dalla bottiglia.

Spiegazione. Il fenomeno si spiega in modo analogo a quello considerato sopra. L'aria preme sulla superficie dell'acqua nella vaschetta. Questa pressione, per il principio di Pascal, si trasmette anche all'acqua che si trova all'imboccatura della bottiglia, spingendola verso l'alto: di conseguenza l'acqua che è nella bottiglia non può fuoriuscire. Pertanto, se la bottiglia è alta 30 cm la pressione atmosferica sarà sicuramente maggiore di p =

Ci domandiamo quanto deve essere alta la bottiglia piena d’acqua affinchè la pressione idrostatica riesca a vincere quella atmosferica. Questa risposta la diede Torricelli nel 1643. (Evangelista, allievo di Galileo) che effettuò la seconda esperienza precedente col mercurio anziché con l'acqua. Si riempie di mercurio un tubo di vetro, chiuso ad un'estremità e, tenendolo tappato con un dito, lo si capovolge, immergendolo in una vaschetta contenente altro mercurio. Se il tubo è abbastanza corto il mercurio non fuoriesce. Se, però, il tubo è lungo un'ottantina di cm si osserva un fatto nuovo: il mercurio scende nel tubo e si ferma a un'altezza di circa 76 cm al di sopra del livello del liquido nella vaschetta. Quest'ultimo esperimento consente la misura della pressione atmosferica, essa sarà pari alla pressione idrostatica esercitata da una colonna di mercurio alta 76 cm. Poiché la densità del mercurio è di 13 600 Kg/m³ la pressione prodotta dalla colonna di mercurio è, per la legge di Stevino:

p = dgh = 13 600 x 9.8 x 0.76 m = 101 300 Pa = 1.013 x 10⁵ Pa = 1.013 bar