TORRICELLI
Torricelli, Evangelista (Faenza 1608 - Firenze 1647), matematico e
fisico italiano. Studiò a Roma, presso il Collegio della Sapienza.
Dopo la pubblicazione della sua prima opera riguardante il moto dei
gravi (Del moto dei gravi che cadono secondo il moto naturale e dei
proietti, 1641), divenne segretario e aiutante di Galileo Galilei fino
all'anno in cui questi morì (1642), succedendogli poi come professore
di matematica e filosofia naturale nello Studio fiorentino. Scienziato
poliedrico, Torricelli si occupò di idrodinamica, di geometria
(Opera geometrica, 1644) e di balistica. In fisica, dimostrò
l'esistenza della pressione atmosferica. L’idea gli venne dopo
aver visto uno strano esperimento; alcuni uomini presero due semisfere
di 2 metri di diametro, le incastrarono tra di loro e aspirarono l’aria
che si trovava all’interno della sfera. Poi legarono un cavallo
ad una semisfera ed un altro cavallo all’altra, facendo vedere
che anche se i cavalli tiravano con tutte le loro forze, rimanevano
immobili. Da questo Torricelli capì che la spinta dell’aria
esterna era così potente che se si eliminava la controspinta
interna, non ci si poteva muovere. Poiché Torricelli pensava
che l’atmosfera non poteva estendersi all’infinito e che
ogni oggetto era schiacciato da tutta l’aria che era sopra di
lui, decise di calcolare cercò di calcolare il valore di questa
forza.
Quindi prese un tubo di vetro lungo circa un metro, della sezione di
circa 1 cm², chiuso a un'estremitá ed aperto all'altra;
dopo averlo riempito di mercurio tappa l’estremità aperta
con un dito e lo immerge, con l’estremità aperta rivolta
verso il basso in una vaschetta piena di mercurio. Il mercurio contenuto
nel tubo scese fino a che il suo livello non arrivò a 76 cm e
poi si fermò. Sopra il mercurio, nel tubo, si formò uno
spazio nel quale c’era soltanto una piccola quantità di
vapori di mercurio detto "vuoto torricelliano" o barometrico.
Così Torricelli inventò il barometro (1643). Il torr,
una delle unità di misura utilizzate dai fisici per i valori
di densità atmosferica e pressione barometrica in condizioni
prossime al vuoto, ha preso da lui nome.
BAROMETRO
Il barometro è lo strumento che misura la pressione atmosferica. Nella sua forma classica fu inventato da Evangelista Torricelli nel 1643. Tipi più perfezionati di barometro a mercurio sono il barometro di Fortin, che ha il pregio di essere facilmente trasportabile, e il barometro a sifone, che consta di un tubo piegato a U, con una parte chiusa piu lunga dell'altra aperta e nel quale l'altezza barometrica è data dal dislivello delle due colonne di mercurio nei due bracci del tubo. Inoltre vi sono barometro privi di mercurio:
| il barometro aneroide | che consta di un tubo metallico a parete sottilissima e a sezione lenticolare, piegato ad arco, nel quale viene introdotto il vuoto e che, sotto l'azione della pressione atmosferica, si piega più o meno: un indice, collegato ad un'estremita del tubo, segna su un quadrante le relative misure |
| il barometro olosterico o barometro del Vidie | che è formato da una scatoletta metallica cilindrica, svuotata parzialmente dell'aria, con coperchio, a ondulazioni concentriche per migliorarne la flessibilitá, che si flette più o meno al variare della pressione atmosferica: i movimenti del coperchio vengono amplificati da un gioco di leve e comunicati a una lancetta che si muove su di un quadrante. |
Nel 1647 Pascal utilizzò il barometro per dedurre che dall'osservazione dell'altezza barometrica si può arguire se due luoghi sono sullo stesso livello.
PRESSIONE
La pressione è una grandezza scalare definita come il rapporto tra una forza agente applicata normalmente a una superficie e l'area della superficie stessa
Pressione (Pascal) = Forza (Newton)/Superficie (m2)
Rifacendoci all’esperimento di Torricelli si può enunciare che la pressione dell’aria su ogni cm2 è equivalente al peso di una colonna di mercurio alta 76 cm.
Quindi la pressione atmosferica media è uguale a:
76 (altezza del tubo)·1 (diametro del tubo) ·13,6 (peso
specifico del mercurio) = 1033,6 g/cm2
Trasformandolo si ottiene:
Pressione= 10336 kg/m2= 10336*9,81 = 102391 Pascal (N/m2)
L'unità di misura della pressione è il pascal, che equivale alla pressione esercitata perpendicolarmente dalla forza di un newton su una superficie di 1 m2. Comunemente usata è anche l'atmosfera (atm), definita come la pressione esercitata da una colonna di mercurio liquido alta 76 cm.
PRESSIONE E LAVORO
Il lavoro è stato definito come prodotto scalare tra forza agente e spostamento effettuato. L = F x S = |F| |S| cos α .
Se consideriamo un fluido contenuto in un recipiente di forma cilindrica in grado di spostare la base di detto cilindro mantenendo costante la propria pressione possiamo ridefinire il lavoro in modo da utilizzare detto concetto anche con i fluidi.
In questo caso la forza complessivamente agente è Pressione per Superficie di base e lo spostamento è h, ma Superficie di base per h è esattamente uguale alla variazione di volume e quindi
Lavoro = Pressione per Variazione di volume.
L= P DV
L misurato in Joule - P misurato in Pascal - V misurato in m3