La pressione atmosferica, detta anche pressione barometrica, è la forza che l'aria nell'atmosfera esercita sulla superficie terrestre e su tutti i corpi.
Questa pressione non è la stessa in qualsiasi parte del pianeta, varia in base alle condizioni meteorologiche e di rilievo ed è correlata alla concentrazione dell'aria:
- Aria più concentrata: pressione maggiore
- Aria meno concentrata: pressione più bassa
I principali fattori che influenzano la concentrazione e la pressione dell'aria sono i altitudine e il temperatura.
La pressione atmosferica fu determinata per la prima volta nel 1643 dal fisico e matematico Evangelista Torricelli.
Come calcolare la pressione atmosferica?
La pressione è calcolata dal rapporto tra la forza (F) e l'area (A).
Nel caso della pressione atmosferica, per forza si intende il peso che la colonna d'aria esercita su una determinata superficie. La pressione atmosferica si misura in N/m2 (Newton per metro quadrato) o pascal (Pa).
Dove,
- F = forza misurata in N (Newton)
- IL = area misurata in m2
- P = pressione misurata in N/m2 o pasquale (Pa)
Un altro modo per calcolare la pressione atmosferica è utilizzare la seguente formula:
Dove,
- d = densità misurata in kg/m³
- H = altezza misurata in metri
- g = gravità misurata in m/s²
- P = pressione misurata in pa (Pa)
Pressione atmosferica a livello del mare
Applicando la formula della pressione atmosferica e utilizzando l'esperimento di Torricelli come riferimento per i valori, possiamo calcolare la pressione atmosferica a livello del mare. In queste condizioni, i valori sono:
- Densità di mercurio: 13,6.103 km/m3
- Accelerazione di gravità: 9,8 m/s2
- Altezza raggiunta dal mercurio nel tubo: 76 cm = 0,76 m
Applicando la formula (P = d x g x h), abbiamo:
P = 13.6.103 x 9,8 x 0,76 pollici
p = 1.013.105 Padella
Il valore della pressione atmosferica al livello del mare può essere espresso anche da:
| 760 mmHg (millimetri di mercurio) |
| 1 atm (atmosfera) |
| 100.000 N/m2 (Newton per metro quadrato) |
| 1.013 bar (bar) |
| 14.696 psi (libbre per pollice quadrato) |
Capisci anche di cosa si tratta forza, densità e gravità.
Maggiore è l'altitudine, minore è la pressione atmosferica
L'altitudine è uno dei principali fattori che influenzano la pressione atmosferica. Per capire come avviene questa relazione, è necessario pensare alla struttura dell'atmosfera.
L'atmosfera è uno strato d'aria di 800 km, composto da diversi gas, come ossigeno, idrogeno e azoto. Questi gas hanno massa e peso ed esercitano una forza su tutti i corpi sulla superficie terrestre.
Se consideriamo che la pressione è la forza sull'area, dobbiamo calcolare la forza che la colonna d'aria esercita su una data area.
Più vicino al livello del mare, più grande sarà questa colonna d'aria atmosferica, e man mano che ci alziamo in rilievo, questa colonna diminuisce.
Maggiore è il peso della colonna, più concentrata è l'aria, cioè le molecole d'aria sono più vicine tra loro. Viceversa, man mano che si sale nel rilievo, le molecole saranno più sparse e l'aria sarà meno concentrata.
Ecco perché gli scalatori hanno difficoltà a respirare quando scalano le montagne. Poiché la concentrazione dell'aria è inferiore, le particelle sono più distanti, rendendo l'aria sottile.
A livello del mare, invece, l'aria è molto concentrata, il che facilita la respirazione.
Vedi anche il significato di altitudine e incontrare il strati di atmosfera.
Maggiore è la temperatura, minore è la pressione atmosferica
La pressione atmosferica è anche influenzata dalla temperatura. Ricorda solo che alle alte temperature, le molecole dei corpi si allontanano, così fa l'aria.
Ciò significa che a temperature più calde, le molecole d'aria sono più sparse e quindi la pressione atmosferica tende ad essere più bassa.
Nei luoghi freddi, le molecole d'aria si aggregano, aumentando la concentrazione dei gas e di conseguenza aumentando la pressione atmosferica.
saperne di più su temperatura.
Esempi pratici di pressione atmosferica
Pressurizzazione del velivolo
Gli aerei commerciali di solito volano a circa 11.000 metri sopra la superficie terrestre. A questa quota l'aria non è molto concentrata e il la pressione atmosferica è troppo bassa, che rende impossibile la vita umana.
Per consentire la respirazione all'interno della cabina a questa altitudine, gli aerei sono pressurizzati. Ciò significa che una grande quantità di aria viene iniettata nella cabina fino a raggiungere una pressione adatta all'uomo.
Durante il volo, la pressione all'interno dell'aereo è molto maggiore della pressione nell'atmosfera esterna e, affinché questa pressione non cambi, la cabina dell'aereo deve essere completamente sigillata.
Poiché l'aria fluisce dall'area a maggiore densità verso l'area a minore densità, qualsiasi perdita nella cabina farà uscire rapidamente l'aria dall'aeromobile, causando la depressurizzazione.
saperne di più su pressione.
Liquido nella cannuccia
Bere un liquido in una cannuccia è possibile solo grazie all'azione della pressione atmosferica. Questo perché la pressione atmosferica esercita una forza sul liquido nella tazza.
All'interno della cannuccia c'è aria e quindi pressione, ma quando tiriamo aria dall'interno della cannuccia, riduciamo la pressione all'interno.
Poiché c'è una pressione atmosferica che "spinge" il liquido verso il basso e mentre il liquido scorre dalla pressione più alta a quella più bassa, il liquido salirà attraverso la cannuccia fino a raggiungere la bocca.
Barometro: uno strumento per misurare la pressione atmosferica
La misurazione della pressione atmosferica fu effettuata per la prima volta nel 1643 da Evangelista Torricelli, fisico e matematico italiano.
Torricelli ha creato il barometro a mercurio, uno strumento composto da una provetta lunga 1 metro e da un altro contenitore inferiore, simile a una ciotola. Entrambi i contenitori erano pieni di mercurio.
Nel suo esperimento, la provetta è stata collocata nella ciotola con l'estremità aperta verso il basso in modo che l'aria non potesse entrare nella provetta.
Il liquido iniziò a defluire dal tubo nella ciotola e il sistema si riequilibrò quando la colonna di mercurio raggiunse i 76 cm. Nella parte superiore della provetta si è formato un vuoto.
Stabilizzazione del sistema significa che la pressione atmosferica che la colonna di mercurio esercita sul liquido è uguale alla pressione atmosferica esercitata dall'atmosfera esterna.
Così, Torricelli determinò che la pressione atmosferica a livello del mare sarebbe stata pari a 76 cmHg o 760 mmHg.
Vedi anche il significato di atmosfera.
