la pressione atmosferica

Cognome .................................................................... Nome ..........................................................................
LA PRESSIONE ATMOSFERICA:
COME SI MISURA E COME VARIA
Un litro d’aria, cioè 1 dm3, pesa circa 1,3 grammi (a 20 °C, a livello del mare); 1000 dm3 di aria, cioè 1 m3,
pesano 1,3 kg. Il peso dell’atmosfera si distribuisce su tutta la superficie terrestre e quindi esercita una
pressione detta pressione atmosferica.
L’atmosfera ha un peso distribuito su tutta la superficie
terrestre ed esercita quindi una pressione.
La pressione (P) è data dal rapporto tra una forza, in questo caso la forza peso (Fp) e la superficie (S) sulla
quale essa agisce:
P = Fp/S
Tutti i giorni, senza rendercene conto, compiamo azioni che sono possibili solo perché esiste la pressione
atmosferica. Ad esempio, se aspiriamo una bibita con una cannuccia, il liquido sale perché la pressione
dell’aria sulla sua superficie non è più equilibrata dalla pressione dell’aria aspirata dalla cannuccia.
Ci sono molti altri casi in cui interviene la pressione atmosferica: due sono elencati di seguito:
Se inumidiamo il bordo di una
ventosa di gomma, per esempio
uno sturalavandini, e la
comprimiamo su una superficie
liscia, vedremo che essa vi
aderisce senza staccarsi: infatti,
l’aria che si trova al suo interno
viene espulsa e, quindi, ad agire
sulla ventosa rimane solo la
pressione dell’aria circostante,
che fa aderire la gomma alla
superficie. Basta infatti bucare
la ventosa, consentendo all’aria
di penetrare all’interno, per
osservare che essa si stacca
subito.
A. Ceana
Se riempiamo fino all’orlo un
bicchiere di acqua, lo
copriamo con un cartoncino e
lo capovolgiamo, osserviamo
che l’acqua non cade subito: è
la pressione dell’aria che tiene
il cartoncino attaccato al
bicchiere, perché essa è
maggiore del peso dell’acqua.
LA MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA
Come possiamo misurare la pressione atmosferica?
Un’indicazione ce la fornisce questo semplice esperimento. Basta capovolgere in una
vaschetta una bottiglia riempita per circa tre quarti di acqua: una parte dell’acqua uscirà, ma,
non appena il collo della bottiglia sarà sommerso dall’acqua, la sua fuoriuscita cesserà e il
livello dell’acqua sarà decisamente più alto nella bottiglia che nella vaschetta.
Ciò è possibile perché l’aria rimasta nella bottiglia, dopo la fuoriuscita di acqua, occupa un
volume maggiore: la sua pressione è quindi minore della pressione atmosferica, per cui
l’acqua nella bottiglia rimane sollevata.
Con una serie di esperimenti in qualche modo simili a quello prima visto, il fisico Evangelista Torricelli (1608-1647),
allievo di Galilei, giunse alla scoperta dello strumento per misurare la pressione, il barometro.
Torricelli prese un tubo di vetro della lunghezza di un metro e della sezione di 1 cm2, chiuso a un’estremità, e dopo
averlo riempito di mercurio (Hg), lo capovolse in un recipiente contenente anch’esso mercurio: osservò così che la
colonna di mercurio nel tubo, dopo essere discesa di un certo tratto, si fermava invariabilmente a un’altezza di circa 76
cm.
Schema del barometro a mercurio
inventato da Torricelli.
La forza che impedisce al mercurio di scendere è la pressione esercitata dall’aria sulla superficie del recipiente, che
controbilancia il peso della colonna di 76 cm3 di mercurio (densità = 13,6 g/cm3), pari a 1033,6 g, operando a livello del
mare, a 45° di latitudine e a 0 °C.
La pressione dei gas atmosferici è perciò di 1033,6 g/cm2; questo valore, assunto come unità di misura della pressione
atmosferica normale è detto atmosfera (atm), che si può anche esprimere come millimetri di mercurio (mmHg):
1 atm = 760 mmHg
In meteorologia come unità di misura della pressione si usa il millibar (mb), che equivale all’ettopascal (hPa) nel Sistema
Internazionale:
1 atm = 1013,2 mb = 1013,2 hPa
Oltre al barometro a mercurio, pesante e poco maneggevole, sono assai diffusi i barometri aneroidi. Sono formati da una
capsula metallica il cui interno è “sotto vuoto”; la parte superiore della capsula, al variare della pressione atmosferica,
subisce deformazioni che sono amplificate tramite un sistema di leve e trasmesse a un indice che si muove su un
quadrante con una scala graduata.
Particolari barometri aneroidi detti barografi consentono di registrare in continuo le variazioni di pressione.
Nel barometro, un ago fisso
indica la pressione normale.
Sopra la scala graduata sono
indicate le condizioni del tempo
prevedibili in base al valore che
tende ad assumere la pressione
atmosferica. In generale, un
calo di pressione preannuncia
brutto tempo, con probabile
pioggia, mentre un aumento
preannuncia tempo sereno.
Barometro aneroide e schema del
suo principio di funzionamento.
COME VARIA LA PRESSIONE ATMOSFERICA
Il valore della pressione atmosferica varia nel corso del tempo e da luogo a luogo, poiché dipende da vari fattori; i
principali tra questi sono l’altitudine, la temperatura e l’umidità dell’aria.

La pressione atmosferica diminuisce con
l’altitudine:
al livello del mare la colonna
d’aria che “preme” su ogni unità di superficie
ha la sua massima altezza; a
mano a mano
che si sale, questa colonna si “accorcia” e
quindi
la
sua
progressivamente; la
pressione
diminuzione
si
riduce
della
pressione atmosferica in relazione all’altitudine
si chiama gradiente barico verticale. Misurando
la pressione possiamo indirettamente conoscere
l’altitudine del luogo. L’apparecchio che effettua
questa misura è un tipo di barometro che si
chiama altimetro.

La pressione atmosferica diminuisce se la
temperatura
aumenta,
aumenta
se
la
temperatura diminuisce: un gas, in seguito a
riscaldamento, si dilata in quanto le sue
molecole si muovono più rapidamente e si
distanziano maggiormente tra loro; la densità
del gas quindi si riduce, per cui, a parità di
volume, il suo peso è minore e, di conseguenza,
è minore la sua pressione; l’opposto avviene in
seguito a raffreddamento: il gas si contrae,
diventa più denso e pesante e la sua pressione
aumenta.

La pressione atmosferica diminuisce se aumenta
l’umidità dell’aria: il vapore acqueo, a parità di
volume, ha densità minore dell’aria (cioè
dell’azoto e dell’ossigeno), quindi pesa meno; di conseguenza, l’aria umida pesa meno di un uguale volume di aria
secca.
Focus
EFFETTI FISIOLOGICCI DELLE VARIAZIONI DI PRESSIONE ATMOSFERICA
Le variazioni di pressione hanno effetti sul nostro organismo: noi non ci rendiamo conto della pressione che l’aria
esercita sul nostro corpo, perché la pressione al suo interno è uguale a quella esterna.
Questo equilibrio viene però a mancare se, ad esempio, dal livello del mare ci spostiamo rapidamente a quote molto
elevate. In questo caso, la pressione all’interno del nostro corpo risulterà decisamente maggiore di quella esterna, che
diminuisce con l’altitudine. A questo squilibrio sono dovuti, in alta montagna, disturbi come palpitazioni di cuore, ronzii
alle orecchie e persino uscita di sangue dalle narici, dagli occhi e dalle mucose in genere.
AREE CICLONICHE E ANTICICLONICHE
In meteorologia è molto importante conoscere i valori della pressione atmosferica nelle varie zone della superficie
terrestre, poiché da essi dipende l’andamento del tempo atmosferico; questi valori sono rilevati e trasmessi da
opportune stazioni meteorologiche dislocate in vari punti: unendo su una carta geografica tutti i punti di uguale
pressione, si ottengono delle linee dette isobare, ciascuna contrassegnata dal valore della pressione, che evidenziano la
distribuzione orizzontale della pressione atmosferica.
Spesso
le
isobare
andamenti
presentano
caratteristici;
per
esempio, appaiono come insiemi di
linee
chiuse
che
delimitano
determinate zone: se i rispettivi
valori della pressione decrescono
dalla periferia verso l’interno, si è
in presenza di una depressione,
cioè di un’area di bassa pressione
detta anche ciclonica (indicata con
B sulle carte meteorologiche), circoscritta intorno a un centro di bassa pressione; se invece i valori della pressione
aumentano procedendo verso l’interno, si individua un’area di alta pressione (A) o anticiclonica, circoscritta intorno a
un centro di alta pressione.
La causa principale della formazione di aree cicloniche e anticicloniche è connessa a differenze di temperatura. Nei
luoghi dove la superficie terrestre è più riscaldata, l’aria si dilata, diventa più “leggera” (anche perché più carica di
umidità per la più intensa evaporazione) e tende a salire: si instaurano così zone di bassa pressione o cicloniche;
viceversa, nei luoghi dove la superficie è più fredda, l’aria diviene più “pesante” (cioè più densa) e tende a portarsi verso
il basso, determinando aree di alta pressione o anticicloniche.
Questi flussi ascendenti e discendenti (moti convettivi) di masse d’aria avvengono in zone adiacenti e si collegano tra
loro attraverso movimenti orizzontali che tendono spontaneamente a riportare in equilibrio la pressione tra una zona
ciclonica e una anticiclonica: è in questo modo che si formano i venti.
Possiamo schematizzare il processo in questo modo: l’aria più calda e umida che sale dalla zona di bassa pressione
(ciclonica) richiama aria più fredda e pesante che scende nella zona di alta pressione (anticiclonica); nello stesso tempo,
l’aria che sale si raffredda, soprattutto in seguito all’espansione, che comporta una perdita di energia e si impoverisce di
vapore acqueo (che condensa formando nubi e pioggia), riducendosi di volume e diventando più pesante; a una certa
quota, questa aria tende a ridiscendere per gravità formando un flusso discendente che determina l’area anticiclonica al
suolo. In questo modo le masse d’aria compiono dei movimenti lungo circuiti che si chiudono su se stessi, detti celle
convettive.
GUIDA ALLO STUDIO
1.
Con quali unità di misura si esprime la pressione atmosferica?
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2.
Come funziona un barometro aneroide?
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3.
Quali fattori influiscono, e in che modo, sulla pressione atmosferica?
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VERIFICA DELLE CONOSCENZE
Per ciascuna affermazione indica Vero (V) o Falso (F).
1.
1 atm equivale a 760 mmHg
V
F
2.
Il barometro aneroide è un tipo di barometro a mercurio.
V
F
3.
Se la pressione atmosferica aumenta, l’aria è più rarefatta.
V
F
4.
Un aumento della temperatura fa diminuire la pressione atmosferica.
V
F
5.
Le linee che uniscono i puni aventi la stessa pressione sono dette isoterme.
V
F
In meteorologia, come unità di misura della pressione, si usa:
a.
Atm
b.
hPa
c.
mbar
d.
mmHg
La pressione atmosferica aumenta:
a.
se aumenta l’altitudine
b.
se aumenta l’umidità dell’aria
c.
se la temperatura aumenta
d.
se la temperatura diminuisce
Completa le seguenti frasi:
a.
Dove l’aria calda sale si forma una zona di ...............................pressione o...............................................
b.
Dove l’aria fredda scende si forma una zona di ........................pressione o...............................................
c.
L’aria calda e umida ha una pressione minore dell’aria ......................... e secca.
d.
Le zone di alta pressione hanno tempo ............................. mentre quelle di bassa pressione hanno tempo
........................................
e.
I flussi ascendenti e discendenti di masse d’aria sono detti ....................................
f.
Sono dovuti allo spostamento di masse d’aria da zone di alta pressione verso zone di bassa pressione .....
g.
Le linee che uniscono tutti i punti della superficie terrestre con la stessa pressione sono dette .................
Sapendo che 1 dm3 di aria pesa circa 1,3 g a 20 °C e a livello del mare, quanti m3 di aria
occorrerebbero per uguagliare il tuo peso, che supponiamo sia di 52 kg?
..........................................................................................................................................................................................
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CONCETTI CHIAVE
La _______________________ è quella che l’aria esercita sulla superficie terrestre e la sua unità di misura è
l’_______________________(______), pari a _________ millimetri di mercurio (________); in meteorologia si
usa come unità di misura il millibar (1 atm = 1013,2 millibar). Lo strumento di misura della pressione
atmosferica è il _______________________. La pressione atmosferica ____________ in funzione
dell’_______________________, della _______________________ e dell’_______________ dell’aria. Unendo
su una carta geografica tutti i punti di uguale pressione, si ottengono linee dette ______________, che spesso
si presentano come insiemi di linee chiuse che delimitano aree di _______________________ o cicloniche e
aree di _______________________ o anticicloniche.
[umidità – 760 –millibar – varia – pressione atmosferica – altitudine – atm – temperatura – alta pressione –
isobare – atmosfera – mmHg – bassa pressione]
ESERCIZIO: leggi le seguenti linee delle isobare indicando nei riquadri se si tratta di:

Zona A (alta pressione o anticiclonica)

Zona B (bassa pressione o ciclonica)
1:
2:
3:
4:
5: