pressione

Materie:	Altro
Categoria:	Fisica
Voto:	1.5 (2)
Download:	146
Data:	22.03.2006
Numero di pagine:	19
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

Variazione della temperatura di ebollizione in funzione della pressione atmosferica
Materiale Utilizzato:
Campana di vetro sottovuoto Aspiratore compressore
Barometro (∆=20 millibar) Cilindro di vetro graduato
Acqua Termometro digitale (∆=0.1°C)

Richiami Teorici:
Pressione
La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto tra la forza agente normalmente su una superficie e la superficie stessa.
La pressione è una grandezza intensiva e quindi si intende sempre riferita all'unità di superficie.
Pressione Atmosferica
L’atmosfera terrestre è una miscela di gas che circonda il nostro pianeta e che è trattenuta in pochi chilometri di quota dall’attrazione gravitazionale. Sulla Terra l’intensità dell’accelerazione gravitazionale è tale da trattenere circa il 95% della massa dell’atmosfera nei primi 20 km d’altezza, e il 99,9% nei primi 50 km. Un simile involucro gassoso, per quanto relativamente poco spesso rispetto al diametro terrestre (circa 12.700 km), ha anch’esso un peso ed esercita una pressione sulla superficie della Terra.
La pressione atmosferica è la pressione esercitata da una colonna d’aria alta quanto l’atmosfera.
Dalla nascita ciascuno di noi è costantemente sottoposto a tale peso, tanto da non rendersene neanche conto, un po’ come accade per i pesci che nel mare sono “schiacciati” dal peso dell’acqua che li separa dalla superficie, senza che questo comporti alcun fenomeno strano.
Tra i primi scienziati a occuparsi del calcolo di tale pressione va ricordato Torricelli (1608-1647). Egli utilizzò un tubo di vetro di circa 100 cm e del diametro di 1 cm, chiuso da un lato: lo riempì di mercurio e lo capovolse in una bacinella anch’essa piena di mercurio. Il mercurio contenuto nel tubo scese di qualche centimetro per effetto dell’attrazione gravitazionale, lasciando libero uno spazio vuoto nella parte alta del tubicino. La colonna di mercurio in equilibrio misurava 76 cm. Ripetendo l’esperimento con contenitori di dimensioni diverse, si accorse che l’altezza della colonna di mercurio rimaneva sempre pari a 76 cm. Egli dedusse che tale colonna fosse bilanciata dal peso dell’atmosfera, che spinge sulla superficie libera del mercurio contenuto nella bacinella. La conclusione fu quindi che il peso di una colonna d’aria alta quanto l’intera atmosfera uguagliasse il peso di una colonna di mercurio alta 76 cm.
Utilizzando la densità del mercurio (U = 13,6 g/cm3), si può calcolare il peso di tale colonna: a livello del mare si trova 1 kg per ogni centimetro quadrato di superficie.
Tale valore comunque non è costante: molti fattori, quali l’altezza, la latitudine, la temperatura dell’aria, il grado d’umidità, influiscono sul valore della pressione. Ma prima di vedere quale sia l’influenza di ciascuno di essi, cerchiamo di capire per quale motivo in meteorologia la misura della pressione abbia un’importanza fondamentale. In generale si associa al concetto di alta pressione una situazione meteorologica favorevole, mentre alla bassa pressione sono collegate condizioni di maltempo. Pochi però sanno che le indicazioni più utili per una previsione meteorologica si ottengono non dal valore assoluto della pressione, quanto dalla sua variazione nelle ultime ore.
In generale un aumento della pressione indica un miglioramento delle condizioni del tempo, mentre un calo anticipa un peggioramento.
Questa regola va presa con cautela: possono accadere situazioni nelle quali a una diminuzione della pressione segue un miglioramento delle condizioni del tempo o viceversa. Un esempio può essere dato dall’arrivo del Föhn in Val Padana: la pressione atmosferica poco prima dell’arrivo del vento diminuisce sensibilmente, ma tale calo preannuncia ore di tempo bello su Piemonte e Lombardia, con cielo terso, aria secca e con uno splendido panorama dell’arco alpino. Non è quindi solo la pressione atmosferica o la sua variazione a determinare l’andamento del tempo; il meteorologo necessita di informazioni su molte grandezze fisiche per poter realizzare una previsione. In passato invece, quando i modelli fisico-matematici per lo studio dell’atmosfera erano più rudimentali e il contributo dell’informatica doveva ancora arrivare, i meteorologi realizzavano gran parte delle previsioni studiando l’andamento della pressione; una carta di fondamentale importanza era di conseguenza quella delle isallobare.
L’isallobara è la linea che unisce i punti in cui si è avuta, in un determinato tempo, la stessa variazione di pressione.
Per misurare la pressione si utilizzano i barometri. Ne esistono di vari tipi, da quelli a mercurio, che si ispirano all’esperienza di Torricelli, a quelli metallici, detti aneroidi, nei quali un indice ruota all’interno di una scatola ermetica, mosso dalle variazioni di pressione che l’atmosfera esercita sul contenitore.
Sono diverse le unità di misura utilizzate per la pressione. In meteorologia da anni si è adottato l’ettopascal (hPa), che corrisponde a 100 Pascal, dove il Pascal è l’unità di misura stabilita dal Sistema Internazionale delle grandezze fisiche per la misura della pressione. Precedentemente venivano usati anche i millibar, che numericamente corrispondono agli ettopascal. Altre unità di misura che val la pena ricordare sono i millimetri di mercurio (mmHg) e le atmosfere. Di seguito vengono fornite alcune equivalenze tra queste diverse unità di misura:
1 atm = 760 mmHg = 1013,2 mbar = 101320 Pa = 1013,2 hPa
Esistono semplici regole per trasformare una misura in hPa in una in mmHg o viceversa:
• per passare da hPa a mmHg, si moltiplica per 3/4;
• per passare da mmHg a hPa si moltiplica per 4/3.
Vediamo ora quali sono i fattori che influenzano la pressione atmosferica.
Altitudine
Poiché il valore della pressione atmosferica in un punto è legato al peso della colonna d’aria sovrastante, salendo di quota tale valore deve diminuire. Essendo la troposfera alle nostre latitudini spessa circa 12 km, già a 2000 metri di quota si è tagliata una buona fetta della bassa atmosfera, diminuendo consistentemente lo strato d’aria superiore. La dimostrazione è data dal fastidio che si prova alle orecchie durante il cambio di altitudine: la variazione della pressione atmosferica non è bilanciata da un’uguale variazione della pressione che agisce sulla parte interna del timpano. Sbadigliando o deglutendo si ripristina l’equilibrio.
Non esiste una relazione precisa tra la quota e la pressione, poiché altri fattori come la temperatura e l’umidità possono influenzare i risultati. Approssimativamente, si può assumere alle basse quote un gradiente verticale della pressione (cioè una variazione della pressione con la quota) pari a:
1 hPa ogni 8 metri
Il legame tra pressione e altitudine consente di misurare le altezze tramite la pressione; così con una frase tipo “… alla quota di 850 hPa …” si intende una quota alla quale la pressione vale 850 hPa. A grandi linee valgono i seguenti legami tra quote e pressioni:
Pressione (hPa)
Quota (m)
Pressione (hPa)
Quota (m)
1000
Suolo
500
5500
925
750
300
9000
850
1500
200
12.000
700
3000
100
16.000
Temperatura
All’aumentare della temperatura l’aria si dilata, diminuisce la sua densità e si alleggerisce: in generale una colonna d’aria calda pesa meno di un’ugual colonna d’aria fredda. L’aria fredda è “più pesante” dell’aria calda, e quindi una variazione nella temperatura dell’aria porta a una variazione della pressione. Questo giustifica anche le variazioni diurne della pressione nell’ipotesi di bel tempo: solitamente nel pomeriggio, intorno alle 16:00, si registra un lieve calo della pressione legato al riscaldamento solare. L’entità delle oscillazioni diurne della pressione è comunque molto bassa e non supera mai i 2 hPa.
Umidità
La pressione esercitata da una massa d’aria umida è inferiore a quella esercitata da un uguale volume di aria secca. La spiegazione può essere ricercata a livello molecolare, pensando che le molecole di vapore acqueo presenti nella massa umida hanno preso il posto di molecole di azoto o ossigeno più pesanti.
Le variazioni della pressione
Le cause che portano a una variazione della pressione atmosferica possono essere di natura termica o di natura dinamica.
Nel primo caso è il contributo del riscaldamento solare a portare alla variazione: nelle ore più calde l’aria a contatto con il suolo si riscalda, si dilata e, spinta dalla forza di Archimede, sale nell’atmosfera. Questa risalita provoca un accumulo di molecole d’aria nella parte alta dell’atmosfera, con una conseguente divergenza dell’aria verso l’esterno della colonna. In questo caso al suolo si registra una diminuzione della pressione poiché il numero di molecole d’aria che compongono la colonna è diminuito (negli alti strati si registra invece un aumento della pressione). Al contrario, un raffreddamento del suolo causa un raffreddamento degli strati più bassi dell’atmosfera che, più pesanti, cadranno lentamente verso il suolo; il vuoto lasciato negli strati alti richiama aria dalle zone circostanti. Di conseguenza la pressione al suolo aumenta perché è cresciuto il numero di molecole d’aria contenute nella colonna in esame (negli alti strati si registra un calo della pressione).
Per cause dinamiche si intende il contributo legato alla presenza di zone cicloniche o anticicloniche. Nelle cosiddette zone cicloniche l’aria viene spinta da moti ascensionali verso le parti alte dell’atmosfera, da dove poi viene spinta verso l’esterno della colonna. Il numero di molecole all’interno della colonna quindi diminuisce e la pressione al suolo cala. Al contrario in una zona anticiclonica l’aria viene spinta dall’alto verso il basso, richiamando molecole d’aria negli alti strati della colonna. Il numero totale di molecole nella colonna aumenta e la pressione al suolo cresce.
Variazioni della pressione sono legate anche all’arrivo di masse d’aria con caratteristiche termiche diverse. L’arrivo di aria calda in quota, più leggera, comporta un calo della pressione, mentre l’arrivo di aria fredda, più pesante, causa un aumento della pressione.
Mentre si avvicina un fronte caldo la pressione cala, e una volta arrivato quello freddo la pressione aumenta.
La Temperatura
La temperatura è una grandezza fisica scalare di stato che individua il livello
o l’intensità del calore posseduto da un corpo, misurato su scala opportuna.
Lo stato termico di una sostanza indica se la sostanza ci dà la sensazione fisica di caldo o di freddo.
Quando due sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a temperatura maggiore a quello a temperatura minore, fino al raggiungimento dell’equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa temperatura.
Lo strumento di misurazione della temperatura è il termometro.
Questa grandezza influenza un gran numero di fenomeni osservabili;l’aumento
di temperatura provoca, ad esempio, l’aumento della resistenza elettrica ,la
variazione del colore di un corpo incandescente, la dilatazione dei corpi solidi.
Per la descrizione corretta di molti fenomeni naturali, quindi è quasi sempre
indispensabile la citazione della temperatura a cui avviene il fenomeno.
Temperatura di ebollizione dell’acqua in funzione al variare della pressione
Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato

Lo Stato Solido
I solidi hanno forma e volume propri, una densità alta. A livello microscopico abbiamo una struttura compatta e ordinata delle particelle (atomi, molecole o ioni), disposte secondo uno schema geometrico caratteristico del solido chiamato "reticolo cristallino". Le posizioni occupate dalle particelle vengono chiamate nodi del reticolo, nella rappresentazione grafica si uniscono i nodi con dei segmenti per rendere più immediata la geometria risultante.
Lo Stato Liquido
Secondo stato condensato, le particelle seppur legate tra loro non sono disposte ordinatamente in un reticolo, questo rende, a differenza dei solidi, i liquidi penetrabili. Le particelle di liquido possono scorrere l'una sull'altra conferendo alla fase liquida di assumere la forma del recipiente in cui è contenuta. A seconda del liquido le particelle possono incontrare minore o maggiore resistenza a muoversi all'interno del liquido stesso; maggiore è la resistenza maggiore è quella grandezza chiamata viscosità del liquido.
Lo Stato Aeriforme o Gassoso
Le particelle sono indipendenti, il gas non ha ne forma ne volume proprio. Gli urti delle particelle contro le pareti del contenitore generano la pressione del gas, di solito per i gas si utilissa il modello ideale: particelle puntiforme (prive di volume); indipendenti (nessun interazione); urti elestici (conservazione dell'energia nell'urto). Le leggi che regolano i gas ideali sono : isotema, isobara e isocora, rispettivamente a T, P e V costante.
Per spiegare meglio lo gli stati di aggregazione della materia utilizziamo l’esempio dell’acqua:
Una massa d'acqua riscaldata fino a raggiungere la temperatura di 100 °C entra in ebollizione trasformandosi in vapore; viceversa, se la sua temperatura si abbassa fino a 0 °C, essa si trasforma in un solido (ghiaccio). I passaggi di stato avvengono a temperature ben determinate, a seconda della pressione a cui si opera (di norma si fa riferimento alla pressione atmosferica, cioè a 1 atm). Finché tutta la massa della sostanza non si è trasformata, la sua temperatura si mantiene costante: per es., quando l'acqua bolle, nonostante continuiamo a fornirle calore, la sua temperatura si mantiene costante a 100 °C. Questo calore (fornito a temperatura costante), detto calore latente, viene incorporato dal vapore, il quale lo restituirà all'atto della trasformazione inversa, cioè nella condensazione a liquido.

Procedimento utilizzato:
Abbiamo preso il termometro digitale e con esso abbiamo misurato la temperatura dell’ambiente nel quale si è svolto l’esperimento che per proprietà transitiva sarebbe stata anche quella dell’acqua prima dell’esperimento. La temperatura era di 16,3 °C.
Quindi abbiamo riempito il cilindro graduato d’acqua e lo abbiamo collocato sul piano metallico su cui sarebbe stata poi appoggiata la campana di vetro. Tutto questo per creare il sottovuoto all’interno della campana e poter procedere con l’esperimento.
A questo punto abbiamo acceso il compressore/aspiratore e abbiamo notato attraverso il barometro che la pressione all’interno della campana di vetro scendeva vertiginosamente, poiché l’eliminazione dell’aria all’interno della campana provoca l’abbassamento della pressione all’interno di questa
Azzerata la pressione l’acqua ha iniziato a bollire.
La temperatura del liquido alla fine dell’esperimento era scesa di circa 2°C poiché la temperatura dell’acqua dopo l’esperimento era di 14,3°C
Calcoli Matematici:
Tabella della temperatura di ebollizione dell’acqua al variare della pressione:
Temperatura Ebollizione (°C)
Pressione (Pa)
Pressione (bar)

613
0,006
10
1200
0,012
20
2300
0,023
30
4200
0,041
40
7000
0,069
50
12000
0,118
60
20000
0,198
70
31000
0,306
80
47000
0,465
90
70000
0,693
100
101300
1
Per poter avere la pressione espressa in bar, notiamo che:
1 atm = 1 bar = 1.01x10^5 Pa
Quindi:
1 bar : 101000 = x : 613
101000 Pa · x = 613 Pa
x = 613 Pa = 0.006 bar
101000 Pa
Errori di Misura:
- Errore Manometro = 20 Millibar; ∆P = 20
- Errore Termometro = 0.1 °C; ∆T = 0.1
Per avere l’errore assoluto basterà sommare gli errori assoluti:
∆ = ∆P + ∆T = 0.002 + 0.1 = 0.012

Conclusioni:
L’obiettivo prefissoci all’inizio di questa esperienza era di imparare cosa fosse, e come avessimo potuto vedere e constatare gli effetti della variazione della temperatura di ebollizione in funzione della pressione. Attraverso esperienze sul campo, calcoli e richiami a leggi fisiche siamo venuti in possesso di tutti i mezzi utili a raggiungere questo scopo, di conseguenza effettuare una propria esperienza toccando con mano tutto ciò che prima si era elaborato mentalmente. Così, siamo giunti alla realizzazione dell’obiettivo iniziale.
Variazione della temperatura di ebollizione in funzione della pressione atmosferica
Materiale Utilizzato:
Campana di vetro sottovuoto Aspiratore compressore
Barometro (∆=20 millibar) Cilindro di vetro graduato
Acqua Termometro digitale (∆=0.1°C)

Richiami Teorici:
Pressione
La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto tra la forza agente normalmente su una superficie e la superficie stessa.
La pressione è una grandezza intensiva e quindi si intende sempre riferita all'unità di superficie.
Pressione Atmosferica
L’atmosfera terrestre è una miscela di gas che circonda il nostro pianeta e che è trattenuta in pochi chilometri di quota dall’attrazione gravitazionale. Sulla Terra l’intensità dell’accelerazione gravitazionale è tale da trattenere circa il 95% della massa dell’atmosfera nei primi 20 km d’altezza, e il 99,9% nei primi 50 km. Un simile involucro gassoso, per quanto relativamente poco spesso rispetto al diametro terrestre (circa 12.700 km), ha anch’esso un peso ed esercita una pressione sulla superficie della Terra.
La pressione atmosferica è la pressione esercitata da una colonna d’aria alta quanto l’atmosfera.
Dalla nascita ciascuno di noi è costantemente sottoposto a tale peso, tanto da non rendersene neanche conto, un po’ come accade per i pesci che nel mare sono “schiacciati” dal peso dell’acqua che li separa dalla superficie, senza che questo comporti alcun fenomeno strano.
Tra i primi scienziati a occuparsi del calcolo di tale pressione va ricordato Torricelli (1608-1647). Egli utilizzò un tubo di vetro di circa 100 cm e del diametro di 1 cm, chiuso da un lato: lo riempì di mercurio e lo capovolse in una bacinella anch’essa piena di mercurio. Il mercurio contenuto nel tubo scese di qualche centimetro per effetto dell’attrazione gravitazionale, lasciando libero uno spazio vuoto nella parte alta del tubicino. La colonna di mercurio in equilibrio misurava 76 cm. Ripetendo l’esperimento con contenitori di dimensioni diverse, si accorse che l’altezza della colonna di mercurio rimaneva sempre pari a 76 cm. Egli dedusse che tale colonna fosse bilanciata dal peso dell’atmosfera, che spinge sulla superficie libera del mercurio contenuto nella bacinella. La conclusione fu quindi che il peso di una colonna d’aria alta quanto l’intera atmosfera uguagliasse il peso di una colonna di mercurio alta 76 cm.
Utilizzando la densità del mercurio (U = 13,6 g/cm3), si può calcolare il peso di tale colonna: a livello del mare si trova 1 kg per ogni centimetro quadrato di superficie.
Tale valore comunque non è costante: molti fattori, quali l’altezza, la latitudine, la temperatura dell’aria, il grado d’umidità, influiscono sul valore della pressione. Ma prima di vedere quale sia l’influenza di ciascuno di essi, cerchiamo di capire per quale motivo in meteorologia la misura della pressione abbia un’importanza fondamentale. In generale si associa al concetto di alta pressione una situazione meteorologica favorevole, mentre alla bassa pressione sono collegate condizioni di maltempo. Pochi però sanno che le indicazioni più utili per una previsione meteorologica si ottengono non dal valore assoluto della pressione, quanto dalla sua variazione nelle ultime ore.
In generale un aumento della pressione indica un miglioramento delle condizioni del tempo, mentre un calo anticipa un peggioramento.
Questa regola va presa con cautela: possono accadere situazioni nelle quali a una diminuzione della pressione segue un miglioramento delle condizioni del tempo o viceversa. Un esempio può essere dato dall’arrivo del Föhn in Val Padana: la pressione atmosferica poco prima dell’arrivo del vento diminuisce sensibilmente, ma tale calo preannuncia ore di tempo bello su Piemonte e Lombardia, con cielo terso, aria secca e con uno splendido panorama dell’arco alpino. Non è quindi solo la pressione atmosferica o la sua variazione a determinare l’andamento del tempo; il meteorologo necessita di informazioni su molte grandezze fisiche per poter realizzare una previsione. In passato invece, quando i modelli fisico-matematici per lo studio dell’atmosfera erano più rudimentali e il contributo dell’informatica doveva ancora arrivare, i meteorologi realizzavano gran parte delle previsioni studiando l’andamento della pressione; una carta di fondamentale importanza era di conseguenza quella delle isallobare.
L’isallobara è la linea che unisce i punti in cui si è avuta, in un determinato tempo, la stessa variazione di pressione.
Per misurare la pressione si utilizzano i barometri. Ne esistono di vari tipi, da quelli a mercurio, che si ispirano all’esperienza di Torricelli, a quelli metallici, detti aneroidi, nei quali un indice ruota all’interno di una scatola ermetica, mosso dalle variazioni di pressione che l’atmosfera esercita sul contenitore.
Sono diverse le unità di misura utilizzate per la pressione. In meteorologia da anni si è adottato l’ettopascal (hPa), che corrisponde a 100 Pascal, dove il Pascal è l’unità di misura stabilita dal Sistema Internazionale delle grandezze fisiche per la misura della pressione. Precedentemente venivano usati anche i millibar, che numericamente corrispondono agli ettopascal. Altre unità di misura che val la pena ricordare sono i millimetri di mercurio (mmHg) e le atmosfere. Di seguito vengono fornite alcune equivalenze tra queste diverse unità di misura:
1 atm = 760 mmHg = 1013,2 mbar = 101320 Pa = 1013,2 hPa
Esistono semplici regole per trasformare una misura in hPa in una in mmHg o viceversa:
• per passare da hPa a mmHg, si moltiplica per 3/4;
• per passare da mmHg a hPa si moltiplica per 4/3.
Vediamo ora quali sono i fattori che influenzano la pressione atmosferica.
Altitudine
Poiché il valore della pressione atmosferica in un punto è legato al peso della colonna d’aria sovrastante, salendo di quota tale valore deve diminuire. Essendo la troposfera alle nostre latitudini spessa circa 12 km, già a 2000 metri di quota si è tagliata una buona fetta della bassa atmosfera, diminuendo consistentemente lo strato d’aria superiore. La dimostrazione è data dal fastidio che si prova alle orecchie durante il cambio di altitudine: la variazione della pressione atmosferica non è bilanciata da un’uguale variazione della pressione che agisce sulla parte interna del timpano. Sbadigliando o deglutendo si ripristina l’equilibrio.
Non esiste una relazione precisa tra la quota e la pressione, poiché altri fattori come la temperatura e l’umidità possono influenzare i risultati. Approssimativamente, si può assumere alle basse quote un gradiente verticale della pressione (cioè una variazione della pressione con la quota) pari a:
1 hPa ogni 8 metri
Il legame tra pressione e altitudine consente di misurare le altezze tramite la pressione; così con una frase tipo “… alla quota di 850 hPa …” si intende una quota alla quale la pressione vale 850 hPa. A grandi linee valgono i seguenti legami tra quote e pressioni:
Pressione (hPa)
Quota (m)
Pressione (hPa)
Quota (m)
1000
Suolo
500
5500
925
750
300
9000
850
1500
200
12.000
700
3000
100
16.000
Temperatura
All’aumentare della temperatura l’aria si dilata, diminuisce la sua densità e si alleggerisce: in generale una colonna d’aria calda pesa meno di un’ugual colonna d’aria fredda. L’aria fredda è “più pesante” dell’aria calda, e quindi una variazione nella temperatura dell’aria porta a una variazione della pressione. Questo giustifica anche le variazioni diurne della pressione nell’ipotesi di bel tempo: solitamente nel pomeriggio, intorno alle 16:00, si registra un lieve calo della pressione legato al riscaldamento solare. L’entità delle oscillazioni diurne della pressione è comunque molto bassa e non supera mai i 2 hPa.
Umidità
La pressione esercitata da una massa d’aria umida è inferiore a quella esercitata da un uguale volume di aria secca. La spiegazione può essere ricercata a livello molecolare, pensando che le molecole di vapore acqueo presenti nella massa umida hanno preso il posto di molecole di azoto o ossigeno più pesanti.
Le variazioni della pressione
Le cause che portano a una variazione della pressione atmosferica possono essere di natura termica o di natura dinamica.
Nel primo caso è il contributo del riscaldamento solare a portare alla variazione: nelle ore più calde l’aria a contatto con il suolo si riscalda, si dilata e, spinta dalla forza di Archimede, sale nell’atmosfera. Questa risalita provoca un accumulo di molecole d’aria nella parte alta dell’atmosfera, con una conseguente divergenza dell’aria verso l’esterno della colonna. In questo caso al suolo si registra una diminuzione della pressione poiché il numero di molecole d’aria che compongono la colonna è diminuito (negli alti strati si registra invece un aumento della pressione). Al contrario, un raffreddamento del suolo causa un raffreddamento degli strati più bassi dell’atmosfera che, più pesanti, cadranno lentamente verso il suolo; il vuoto lasciato negli strati alti richiama aria dalle zone circostanti. Di conseguenza la pressione al suolo aumenta perché è cresciuto il numero di molecole d’aria contenute nella colonna in esame (negli alti strati si registra un calo della pressione).
Per cause dinamiche si intende il contributo legato alla presenza di zone cicloniche o anticicloniche. Nelle cosiddette zone cicloniche l’aria viene spinta da moti ascensionali verso le parti alte dell’atmosfera, da dove poi viene spinta verso l’esterno della colonna. Il numero di molecole all’interno della colonna quindi diminuisce e la pressione al suolo cala. Al contrario in una zona anticiclonica l’aria viene spinta dall’alto verso il basso, richiamando molecole d’aria negli alti strati della colonna. Il numero totale di molecole nella colonna aumenta e la pressione al suolo cresce.
Variazioni della pressione sono legate anche all’arrivo di masse d’aria con caratteristiche termiche diverse. L’arrivo di aria calda in quota, più leggera, comporta un calo della pressione, mentre l’arrivo di aria fredda, più pesante, causa un aumento della pressione.
Mentre si avvicina un fronte caldo la pressione cala, e una volta arrivato quello freddo la pressione aumenta.
La Temperatura
La temperatura è una grandezza fisica scalare di stato che individua il livello
o l’intensità del calore posseduto da un corpo, misurato su scala opportuna.
Lo stato termico di una sostanza indica se la sostanza ci dà la sensazione fisica di caldo o di freddo.
Quando due sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a temperatura maggiore a quello a temperatura minore, fino al raggiungimento dell’equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa temperatura.
Lo strumento di misurazione della temperatura è il termometro.
Questa grandezza influenza un gran numero di fenomeni osservabili;l’aumento
di temperatura provoca, ad esempio, l’aumento della resistenza elettrica ,la
variazione del colore di un corpo incandescente, la dilatazione dei corpi solidi.
Per la descrizione corretta di molti fenomeni naturali, quindi è quasi sempre
indispensabile la citazione della temperatura a cui avviene il fenomeno.
Temperatura di ebollizione dell’acqua in funzione al variare della pressione
Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato

Lo Stato Solido
I solidi hanno forma e volume propri, una densità alta. A livello microscopico abbiamo una struttura compatta e ordinata delle particelle (atomi, molecole o ioni), disposte secondo uno schema geometrico caratteristico del solido chiamato "reticolo cristallino". Le posizioni occupate dalle particelle vengono chiamate nodi del reticolo, nella rappresentazione grafica si uniscono i nodi con dei segmenti per rendere più immediata la geometria risultante.
Lo Stato Liquido
Secondo stato condensato, le particelle seppur legate tra loro non sono disposte ordinatamente in un reticolo, questo rende, a differenza dei solidi, i liquidi penetrabili. Le particelle di liquido possono scorrere l'una sull'altra conferendo alla fase liquida di assumere la forma del recipiente in cui è contenuta. A seconda del liquido le particelle possono incontrare minore o maggiore resistenza a muoversi all'interno del liquido stesso; maggiore è la resistenza maggiore è quella grandezza chiamata viscosità del liquido.
Lo Stato Aeriforme o Gassoso
Le particelle sono indipendenti, il gas non ha ne forma ne volume proprio. Gli urti delle particelle contro le pareti del contenitore generano la pressione del gas, di solito per i gas si utilissa il modello ideale: particelle puntiforme (prive di volume); indipendenti (nessun interazione); urti elestici (conservazione dell'energia nell'urto). Le leggi che regolano i gas ideali sono : isotema, isobara e isocora, rispettivamente a T, P e V costante.
Per spiegare meglio lo gli stati di aggregazione della materia utilizziamo l’esempio dell’acqua:
Una massa d'acqua riscaldata fino a raggiungere la temperatura di 100 °C entra in ebollizione trasformandosi in vapore; viceversa, se la sua temperatura si abbassa fino a 0 °C, essa si trasforma in un solido (ghiaccio). I passaggi di stato avvengono a temperature ben determinate, a seconda della pressione a cui si opera (di norma si fa riferimento alla pressione atmosferica, cioè a 1 atm). Finché tutta la massa della sostanza non si è trasformata, la sua temperatura si mantiene costante: per es., quando l'acqua bolle, nonostante continuiamo a fornirle calore, la sua temperatura si mantiene costante a 100 °C. Questo calore (fornito a temperatura costante), detto calore latente, viene incorporato dal vapore, il quale lo restituirà all'atto della trasformazione inversa, cioè nella condensazione a liquido.

Procedimento utilizzato:
Abbiamo preso il termometro digitale e con esso abbiamo misurato la temperatura dell’ambiente nel quale si è svolto l’esperimento che per proprietà transitiva sarebbe stata anche quella dell’acqua prima dell’esperimento. La temperatura era di 16,3 °C.
Quindi abbiamo riempito il cilindro graduato d’acqua e lo abbiamo collocato sul piano metallico su cui sarebbe stata poi appoggiata la campana di vetro. Tutto questo per creare il sottovuoto all’interno della campana e poter procedere con l’esperimento.
A questo punto abbiamo acceso il compressore/aspiratore e abbiamo notato attraverso il barometro che la pressione all’interno della campana di vetro scendeva vertiginosamente, poiché l’eliminazione dell’aria all’interno della campana provoca l’abbassamento della pressione all’interno di questa
Azzerata la pressione l’acqua ha iniziato a bollire.
La temperatura del liquido alla fine dell’esperimento era scesa di circa 2°C poiché la temperatura dell’acqua dopo l’esperimento era di 14,3°C
Calcoli Matematici:
Tabella della temperatura di ebollizione dell’acqua al variare della pressione:
Temperatura Ebollizione (°C)
Pressione (Pa)
Pressione (bar)

613
0,006
10
1200
0,012
20
2300
0,023
30
4200
0,041
40
7000
0,069
50
12000
0,118
60
20000
0,198
70
31000
0,306
80
47000
0,465
90
70000
0,693
100
101300
1
Per poter avere la pressione espressa in bar, notiamo che:
1 atm = 1 bar = 1.01x10^5 Pa
Quindi:
1 bar : 101000 = x : 613
101000 Pa · x = 613 Pa
x = 613 Pa = 0.006 bar
101000 Pa
Errori di Misura:
- Errore Manometro = 20 Millibar; ∆P = 20
- Errore Termometro = 0.1 °C; ∆T = 0.1
Per avere l’errore assoluto basterà sommare gli errori assoluti:
∆ = ∆P + ∆T = 0.002 + 0.1 = 0.012

Conclusioni:
L’obiettivo prefissoci all’inizio di questa esperienza era di imparare cosa fosse, e come avessimo potuto vedere e constatare gli effetti della variazione della temperatura di ebollizione in funzione della pressione. Attraverso esperienze sul campo, calcoli e richiami a leggi fisiche siamo venuti in possesso di tutti i mezzi utili a raggiungere questo scopo, di conseguenza effettuare una propria esperienza toccando con mano tutto ciò che prima si era elaborato mentalmente. Così, siamo giunti alla realizzazione dell’obiettivo iniziale.