L’aria ed il suo peso
L’aria è un elemento in cui viviamo e di cui non percepiamo la presenza.
La composizione è variabile, in generale, a seconda della quota considerata.
Per una quota fissata, il rapporto tra la quantità di azoto e la quantità di ossigeno contenuti nell’aria rimane pressoché costante grazie all’equilibrio tra il consumo e l’apporto continuo di tali elementi associati al ciclo dell’ossigeno e al ciclo dell’azoto; invece le concentrazioni di vapore acqueo e di anidride carbonica sono variabili.
Per tale motivo si indicano spesso le proprietà dell’aria privata dal vapore acqueo, che viene detta “aria secca”, mentre in caso contrario si parla di “aria umida”.
L’aria umida può contenere fino al 7% in volume di vapore acqueo; la percentuale di vapore acqueo nell’aria corrisponde al tasso di umidità relativa dell’aria e dipende dalla temperatura.
Il valore massimo di vapore acqueo che l’aria può contenere in condizioni di equilibrio è quello corrispondente alle condizioni di saturazione; al di sopra di tale valore massimo, il vapore acqueo tende spontaneamente a condensare.
Tale valore massimo dipende dalla temperatura e varia da valori prossimi allo 0% (per una temperatura pari a −40 °C), a circa 0,5% (a 0 °C), fino al 5-7% (intorno ai 40 °C).
Infine, mentre la pressione dell’aria cambia fortemente con l’altitudine (si riduce al 50% a circa 5,5 km, al 10% a 16 km e all’1% a 32 km), la composizione percentuale dei principali costituenti (azoto, ossigeno e gas rari) non subisce variazioni fino a 80-100 km.
Questo perché esistono turbolenze su larga scala che ne provocano un continuo rimescolamento.
E per finire, non ce ne accorgiamo, ma l’aria ha il suo peso. Peso che viene esercitato quotidianamente sul nostro fisico. Una prova?
La sera, prima di andare a letto, riportate sulla porta della camera (una volta si faceva così per valutare la crescita dei bambini) la vostra altezza. Fatevi una sana dormita e il mattino seguente, appena alzati, rifate la verifica della vostra altezza. Noterete di essere cresciuti, durante la notte, di qualche centimetro.
Cosa è successo durante la notte? In realtà nulla. E’ durante il giorno che il peso dell’aria ci ha schiacciato poco alla volta e durante la notte, vista la nostra posizione supina, l’effetto sparisce riportando il nostro fisico allo stato normale.
Pressione statica.
La Terra è circondata dall’aria, che per effetto della gravità esercita una pressione in ogni punto dello spazio atmosferico e quindi sulla terra.
Torricelli riuscì a dimostrare che l’atmosfera esercita una pressione pari al peso di una colonnina di mercurio (Hg) di altezza h = 760 mm.
Tale valore è riferito a condizioni considerate standard ovvero al livello del mare, temperatura 15° C, aria asciutta e latitudine media 45°.
Il valore di pressione registrato risultò indipendente dalla forma, diametro e inclinazione della canna barometrica.
La pressione atmosferica viene misurata con vari sistemi di misurazione, la pressione in aria standard, in base al sistema usato è qui elencato per cm²:
01325 bar
101325 Pascal
29.92 pollici Hg
25 mb
25 hPa
760 mm Hg = 1 atm
La pressione di 1013.25 hPa m anche 29.92 pollici Hg sono le pressione di riferimento generale in campo aeronautico.
Salendo in montagna e quindi salendo di quota, l’altezza della colonna d’aria si riduce di peso e quindi diminuisce la pressione.
Con buona approssimazione, fino a 20.000 metri di quota, la pressione si dimezza ogni 5000 metri.
Lo strumento che misura la pressione è detto barometro.
La pressione statica altro non è che la pressione atmosferica applicata su una superficie di 1 cm² in aria ferma, ovvero in totale assenza di vento.
