Crea sito

Strumenti-01 L’aria

L’aria

E’ 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.

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.

Barometro e capsula barometrica

Il barometro può indicare la pressione atmosferica grazie all’utilizzo delle capsule barometriche.

Sono dei dischi cavi (solitamente in rame) al cui interno viene fatto il vuoto.

L’aumento o diminuzione della pressione esterna le fa rispettivamente comprimere o dilatare.

Questo movimento viene trasmesso con sistema meccanico all’indicatore.

Per poter ampliare il movimento meccanico, le capsule vengono unite come in figura a formare un treno di capsule.

 

Inoltre, visto che il disco sarebbe portato a muoversi a scatti, i dischi sono sagomati come in figura.

 

Pressione totale e Pressione dinamica

La pressione totale è data dalla pressione statica e dalla pressione esercitata durante il movimento dell’aria.

Quando siete in macchina e mettete la mano fuori dal finestrino, il movimento del veicolo porta la mano ad impattare contro l’aria che provoca una pressione tendente a spostarci la mano.

Se misurassimo la pressione dell’aria utilizzando un sistema barometrico, potremmo leggere la pressione che agisce sulla nostra mano.

Ma la lettura non indicherebbe solo la pressione data dal movimento, ma anche quella statica sempre presente, ovvero misurerebbe la pressione totale.

Conoscendo la pressione statica potremmo toglierla dall’indicazione della pressione totale ed ottenere il valore della pressione dinamica.

Come si nota è fondamentale che la pressione statica e la pressione dinamica siano misurate nel medesimo punto nello stesso istante di tempo.

Questa condizione costituisce un notevole problema per gli strumenti di misura che basano il loro funzionamento sulla definizione di pressione totale, come ad esempio il tubo di Pitot.

 

 

 

 

 

 

 

Nell’immagine di sinistra un tubo di pitot, In quella di destra un velivolo con le prese statiche protette con degli appositi tappi.

 

Related posts:

Vai alla barra degli strumenti