Pressione atmosfericadensità liquidirespirazione

Opportuno schermo completo-cliccare se serve

Per pressione si intende la forza (peso) esercitata sulla unità di superficieP = F / S……Kg / cq

Esempio Forza peso = 100 Kgsuperfice di appoggio = 5 cq

Pressione = 100 Kg / 5 cq = 20 Kg / cq

100 Kg

5 cq

Se l’aria pesa , eserciterà la sua pressione :pressione atmosferica

Ma l’aria pesa ? E se pesa , qual è il suo valore ? Come si misura ?Temperatura 0°C –P 1 a.Rispondi e poi clicca

Appendere palloncino di vetro pieno d’aria al piatto della bilancia:equilibrare con masse:P1 = peso palloncino pieno d’aria

P1

P1

P2

Vuotare palloncino:ripesare:ridurre lamassa per equilibrare :P2=peso palloncino vuoto

P1-P2=Paria

Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa1,3 g/litro in aria secca

Ma è diverso il peso per aria umida ? Calda ? Fredda ? Rispondi e clicca

La legge di Avogadro dice che volumi uguali di aeriformi nelle stesse condizioni di temperatura e pressione

contengono lo stesso numero di particelle

80 Azoto 28

20 ossigeno 32

Aria secca peso 2880

70 Azoto 28

10 ossigeno 32

10 acqua 18

Aria umida peso 2460

L’aria umida pesa meno dell’aria secca perché H2O che sostituisce in parteazoto e ossigeno pesa solo 18 contro 28 e 32

Stesso volume

Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa1,3 g/litro in aria secca

Ma è diverso il peso per aria Calda ? Fredda ? Rispondi e clicca

80 Azoto 28

20 ossigeno 32

Aria secca peso 2880

60 Azoto 28

15 ossigeno 32Se riscaldata si dilata;senzacambiare numero di particelle

Aria calda con peso 2160

Il volume iniziale con peso 2880 si dilata:un volume di aria calda pari aquello iniziale contiene meno particellee quindi pesa meno

Operando in condizioni standard (0°C e pressione 1°) si misura circa1,3 g/litro in aria secca

Ma è diverso il peso per aria Fredda ? Rispondi e clicca

80 Azoto 28

20 ossigeno 32

Aria secca peso 2880

80 Azoto 28

20 ossigeno32

80 Azoto 28

20 ossigeno32

80 Azoto 28

20 ossigeno32

Un volume d’aria si raffredda, si contrae,si dimezza:non cambia numero diparticelle presenti:un volume quindiuguale a quello iniziale,ha prodotto duevolumi dimezzati,contraendosi:il volumefinale,simile a quello iniziale,contiene ildoppio di particelle:pesa il doppio

Aria fredda peso 5760

Conclusione:

L’aria pesa , in funzione della sua composizione e temperaturain condizioni normali pesa 1.3 grammi/centimetro cubico

Aria secca pesa più di aria umidaAria fredda pesa più di aria calda

Se l‘aria pesa , eserciterà anche una pressione sulla superficie dellaterra: in generale:alta pressione ,con aria secca, freddabassa pressione , con aria umida, calda

Vento da alta pressione a bassa pressione

Ma come si può misurare il peso di tutta la atmosfera terrestre e quindila pressione esercitata ?

L’atmosfera terrestre avvolge la terra e raggiunge spessore molto variabilesull’ordine di centinaia di km e varia la sua composizione,

densità ,temperatura in funzione della altitudine

Il peso si potrebbe calcolare se siconoscesse volume e densità della

atmosfera:Peso = V*densità

ma questi valori non sono noti o misurabili

Si cerca di misurare il peso dellaatmosfera misurando la suapressione e moltiplicandola perla superficie totale della terra,nota

Peso = pressione*Superficie

Ma come si può misurare lapressione ?clicca…

P

Barometro Torricelliano e misura della pressione atmosfericaal livello del mare, 45 ° latitudine, condizioni standard…

Bacinella contenente mercurio

Tubo di vetro ,1 metro circa,pieno di mercurio, da inserire capovolto nella bacinella:toglieredito da foro del tubo

Il mercurio entro il tubo scendee si ferma a un certo livello:76 cm dalla superficie libera

Perché scende?Perché si ferma?Perché a 76 cm ?

Il mercurio scende per effetto della gravità, lasciando spazio vuoto sopra;se si ferma significa che qualche forza si oppone alla sua discesa, contrastando la forza di gravità;se si ferma a quella altezza significa che la forza che si oppone risescea sostenere il peso di una colonnina di mercurio calcolabile con laformula : Peso mercurio = Volume*densità =S.*H*D

H=76 cm

L’aria premendo sulla superficie liberadel mercurio nella bacinella esercitauna pressione che si trasmette nelfluido secondo legge nota (Pascal)premendo in senso opposto allacolonna di mercurio favorisce lacomparsa di un equilibrio chesostiene,ferma, la colonna di liquidosovrastante avendo lo stesso valoreNoto il peso della colonnina edividendolo per la superficie del tubosi ottiene la pressione dovuta al mercurio e quindi quella equivalentedovuta all’aria

Si trova che in condizioni normali la pressione atmosferica vale circa1 Kg /cq

Se la pressione atmosferica aumenta potrà sostenere

una colonnima di mercurio più pesante:il barometro

segna innalzamento del livello;viceversa se la

pressione esterna diminuisce

Livello barometrico

Pressione atmosferica

Se il liquido fosse acqua, la pressione atmosferica essendo

1 Kg /cq potrebbe far equilibrio ad una colonna piena d’acquaalta circa 10 metri

peso dell’acqua = 1 Kg presente in 1 litro ,cioè 1000 ccquindi una colonna con base 1cq * 1000 cm di altezza(10 m)

Questo permette all’acqua , per il principio dei vasi comunicanti,di portarsi allo stesso livello nei diversi rami e di salire fino a circa10 metri di altezza lungo le tubature in particolari situazioni…

Principio di Archimede applicato alla spinta dell’aria sui corpi immersi

Sferetta massiccia e sferetta di vetro più grande in equilibriose presente aria

Togliendo l’aria non esiste più equilibrio:si nota che la sferetta grande pesapiù della piccola:effetto della maggior spinta dell’aria sul volume granderispetto a quello piccolo:si può calcolare riequilibrando con masse su piccola

Tolta l’aria, scompare la spinta

Esempi collegati alla azione della pressione atmosferica

Recipiente con aria a pressione normale,chiuso da una pellicola membranosa:se si toglie l’aria la pellicola può

scoppiare :perché ?

L’aria contenuta nel recipiente ha la stessa pressione di quellaesterna:le due pressioni si equilibrano e la membrana si comportacome se non esistessero:estraendo l’aria viene meno la pressioneinterna e la membrana può cedere alla pressione esterna

Esempio:se area 50 cq il peso totale sostenuto corrisponde a1 Kg /cq * 50 cq = 50 Kg

Due semisfere unite e private dell’aria area totale 2 mq …20000 cq

non si lasciano separare se non con grande sforzo:perché ?

Perché la forza da applicare corrisponde al peso dell’aria esercitato sulla sferanon bilanciato dalla pressione interna:20000 cq*1 Kg(cq = 20000 Kg

Palloncino floscio con poca aria in contenitore con aria a pressione normale:estraendo l’aria dal contenitore la pressionedell’aria presente nel palloncino permette la sua espansioneintroducendo aria il palloncino si ricomprime

Se un corpo ha un volume che permette di spostare una quantitàdi aria il cui peso supera il peso totale del corpo è possibile un

sollevamento finchè la spinta ,che va diminuendo per la diminuzionedi pressione con l’altezza,eguaglia il peso del corpo:liberando

zavorra si può proseguire ancora l’ascensione, riducendoil volume del pallone si può scendere di quota

Forza ascensionale

Perché in montagna l’acqua bolle a temperatura inferiore a 100°Ce la diminuzione aumenta con la quota ?

Perché si è verificato che la temperatura di ebollizione di un liquidocorrisponde a quella temperatura alla quale la tensione di vapore

del liquido è uguale alla pressione esercitata dall’esterno:quindi sela pressione esterna diminuisce (con la quota) anche la tensione di vapore

necessaria sarà diminuita e quindi la temperatura per ottenerla

(vedi anche ebollizione sotto vuoto…)

A 100 °C A 90 °C

altezza

temperatura

Recipiente con acqua a 30 °C sotto campana di vetro non bollema estraendo l’aria con pompa , il liquido a 30°C inizia la ebollizione

perché alla bassa pressione residua sotto la campana deve corrispondere solo una bassa tensione di vapore per attivare la

ebollizione:e questo esige solo una bassa temperatura, anche solo 30°Ccome nel nostro esempio

Non bolle Bolle a 30°C

Perché non si resta oppressi dal peso dell’atmosfera che premesul nostro corpo ?rispondi e cliccca

In media superficie corporea = 2 metri quadrati = 20.000 cqPeso = 1 Kg/cq * 20.000 cq = 20.000 Kg = 200 quintali…

Perché essendo avvolti dalla atmosfera la pressione siesercita in tutte le direzioni e si neutralizza come effettoglobale

Durante la respirazione polmonare si alterna la fase di inspirazionee quella di espirazione:nella inspirazione si crea un ampliamentodel volume alveolare e quindi una depressione che richiama ariadall’ambiente esterno con pressione normale di una atmosfera;

durante la espirazione il volume alveolare viene ridotto mediantela contrazione e l’aria quindi aumenta la pressione e viene emessa

nell’ambiente esterno

Vasi comunicanti 1 : acqua si porta allo stesso livello nei due rami

Vasi comunicanti 2: dislivello tra liquido nei due rami

Superficie soggetta a pressioni opposte ma in equilibrio

Pa Px

Sulla superficie di separazione agiscono due pressioni uguali e opposteuna Pa dovuta alla colonnina di acqua e l’altra Px dovuta alla colonninadel liquido di densità ignota :misurando i due volumI (scala graduata neitubicini) si può calcolare la densità del liquido ignoto:Va*Da = Vx*DxDx = Va*Da/Vx = Va*1/Vx…1/4 = 0.25essendo Va =Sa*Ha e Vx = Sx*Hx e anche Sa=Sx otteniamoDx = Sa*Ha*Da /Sx*Hx = 1/4 = 0.25….densità=rapporto tra altezze

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Liquidi non miscibiliacqua benzolo

Misura di densità per liquidi miscibili :es.acqua e alcol

Pressione atmosferica uguale liquidi allo stesso livello

Pompa aspirante aria

Mettere per breve tempo,in comunicazione la pompa con i due tubicini immersi in vaschette con due liquidi (es.acqua-alcol)I livelli variano e alla fine risultano tra lorodiversi,sempre in equilibrio con la pressioneatmosferica uguale per entrambi:come calcolare la densità dell’alcol conoscendoquella dell’acqua ?rispondi e clicca

Per effetto della aspirazione la pressioneatmosferica deve essere equilibrata dallapressione delle colonne di liquido che sisono formate:Pacqua=Palcol=PariaPac=S*Hac*DacPal =S*Hal*DalDal=Hac*Dac/Hal >>> Dal = Hac/Hal

Hac

Hal