Pressione assoluta e relativa
Pressione assoluta e relativa
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La pressione assoluta è data dalla pressione pressione atmosferica più la pressione dell'aria nel contenitore o nel tubo d'aria compressa.
Quindi la pressione relativa ha come origine la pressione atmosferica.
La pressione dell'aria compressa misurata dai manometri è una pressione relativa.
La pressione atmosferica è pari alla pressione idrostatica esercitata da una colonna di mercurio alta 76 cm :
p = dgh = 13 600 x 9.8 x 0.76 m = 101 300 Pa = 1.013 x 105 Pa
Questo valore della pressione è detto pressione atmosferica normale e viene usato nella tecnica come unità per pressioni elevate con il simbolo atm.
Un’altra unità di misura per le pressioni elevate è il bar dove : 1 bar = 100 000 Pa.
Il sottomultiplo del bar, il millibar, 1 mbar = 1/1000 bar = 0.001 bar è utilizzato in meteorologia.
Per la misura delle basse pressioni si usa come unità di misura il torr o millimetri di mercurio (mmHg) che è la pressione idrostatica esercitata da una colonna di mercurio alta 1 mm. E' evidente che 1 atm = 760 mmHg = 760 torr
Si chiama pressione relativa pr la differenza tra la pressione assoluta p di un gas e la pressione atmosferica.
La pressione dei fluidi contenute in un corpo è sempre data come pressione relativa Passoluta = Prelativa + Patmosferica
Idrostatica
Massa volumica, densità dei liquidi e peso volumica
Per massa volumica di un corpo s’intende la massa nell’unità di volume; nel S.I. si misura in kg /m3 ed indicata con la lettera greca r (rò).
La massa volumica dell’acqua a 4°C è di 1000 kg /m3; dell’acciaio è 7800 kg /m3; dell’alluminio è 2700 kg /m3.
La densità di un liquido (indicata con la lettera d) è il rapporto fra la sua massa volumica e la massa di un liquido di riferimento (generalmente acqua). La densità quindi è una grandezza adimensionale.
Il peso volumico (peso specifico) è il rapporto tra il peso e il volume. È indicato con la lettera greca g (gàmma) = r*g. Il peso si ottiene moltiplicando la massa per l’accelerazione di gravità: (in Italia g=9,81 m/s2) : P=mg
Pressione assoluta e pressione effettiva
Si definisce pressione il rapporto tra la forza e la superficie su cui essa agisce. L’unità di misura è il pascal (Pa) [1Pa =1 ].
Multiplo di Pa è il Mpa (megapascal) = 106 Pa [1Mpa =1 ];
il bar = 105 Pa; il kPa (chilopascal) = 103 Pa;
il mbar = hPa (ettopascal) =102 Pa
La pressione dell’aria è continuamente variabile e diminuisce al crescere della quota; ad altezze stratosferiche vale circa un Pa.
L’atmosfera tipo è a quota: livello del mare (s.l.m.)
Temperatura 15°C = 288,15 K
Massa volumica = 1,225 kg /m3
Pressione = 1013 mbar = 1013 hPa = 1013*102 Pa
La pressione relativa o effettiva è la pressione del fluido valutata senza tener conto della pressione atmosferica.
La pressione assoluta è la somma della pressione relativa + la pressione atmosferica.
Legge di Stevin e principio di Pascal
La legge di Stevin afferma che il rapporto fra la pressione relativa in un generico punto di un liquido e il prodotto fra massa volumica del liquido e accelerazione di gravità è pari alla profondità del punto misurato alla superficie.
Il principio di Pascal afferma che la pressione esercitata su una massa immersa in un fluido, assume un unico valore costante su ogni punto della massa immersa. Secondo questo principio in un punto generico p la pressione presenta lo stesso valore per tutti i piani passanti per il punto.
- Pressione idrostatica p = rgh
- Energia potenziale Ep = mgh
La pressione idrostatica può essere considerata come l’energia in grado di spingere verso l’alto una colonna di fluido, avente massa volumica r, fino ad un’altezza h, vincendo la forza di gravità.
Diagramma di pressione
Il diagramma delle pressioni è lineare. Si definisce linea dei carichi piezometrici l’asse orizzontale delle pressioni; esso è allineato con il pelo libero se quest’ultimo è a diretto contatto con l’atmosfera. Questa scala di pressioni che attribuisce valore zero ai punti di pelo libero a contatto con l’atmosfera, è detta pressione relativa.
L’asse verticale è crescente e rappresenta l’affondamento. L’origine degli assi è posizionata in un punto qualunque sul pelo libero cui compete pressione atmosferica.
È possibile trasformare Il diagramma in modo da renderlo rappresentativo della pressione assoluta pass,traslando orizzontalmente la retta delle pressioni parallelamente a se stessa di una distanza pari al valore della pressione atmosferica patm.
passoluta = prelativa + patmosferica. => p ass = g h + patm
Spinta idrostatica
La spinta idrostatica è la forza risultante dovuta alla pressione di un liquido in quiete su una superficie affondata: la sua direzione è detta linea d’azione.
Si definisce centro di spinta, il punto in cui la linea d’azione della spinta idrostatica incontra la superficie su cui agisce. Considerando tutta la superficie il punto coincide con il suo baricentro. La spinta è sempre perpendicolare alla superficie dove agisce. Il suo valore dipende dalla profondità.
Autore Polimenis Moreas
Fonte:
http://www.itis-enzostriano.it/Files/Materiale_didattico/Moreas/N%C2%B01%20classe%204L;%20%20Idrostatica.doc
Pressione assoluta e relativa
Pressione
01 - Pressione.
La forza è una grandezza fisica caratterizzata dal fatto di essere in grado di modificare lo stato di moto
di un corpo o di modificarne la struttura interna.
Supponiamo che una forza agisca su un corpo e soffermiamoci sull'effetto di deformazione che essa
produce sul corpo. Tale effetto non dipende solo dalla forza ma anche dalla superficie su cui la forza
agisce.
Supponiamo che una persona di peso pari a 700 N stia in piedi su della neve fresca. Se la persona
calza un normale paio di scarpe è molto probabile che egli sprofondi nella neve (deformandola). Se
invece egli indossa un paio di sci o di racchette da neve, molto probabilmente egli non sprofonderà
più nella neve (o almeno lo farà in modo molto minore).
Cosa è cambiato nei due casi ? Il peso della persona (quindi la forza che agisce sulla neve) è rimasto
pressoché invariato mente a variare è stata la base di appoggio sulla neve. L'effetto di sprofondamento
dipende allora oltre che dalla forza anche dalla superficie su cui la forza agisce.
Introduciamo allora una nuova grandezza che esprime l'attitudine che ha una forza a deformare un
corpo. Questa nuova grandezza fisica è la pressione e gioca un ruolo fondamentale nei fenomeni
fisici in cui una o più forze agiscono su corpi tendendo a deformarli. Questa nuova grandezza fisica
ci permette di iniziare lo studio dell'importante parte della fisica che si occupa dei fluidi (liquidi e
gassosi) relativamente alle forze su di essi esercitate (forze che si manifestano tramite le pressioni
che esse producono).
Se su un fluido agiscono delle forze e se quel fluido è in stato di equilibrio, esso sarà descritto dalla
branca della fisica detta statica dei fluidi (fluidostatica) con le sue interessanti leggi. Considerando
che l'acqua e l'aria con cui abbiamo a che fare tutti i giorni sono fluidi, è facile rendersi conto della
grande importanza della fluidostatica.
Diamo ora una definizione rigorosa di pressione.
Consideriamo una forza 
ricordando che in generale tale forza non è detto che sia perpendicolare alla superficie :
La forza 
può essere scomposta con la regola del parallelogrammo nelle sue componenti
parallela e perpendicolare (normale) in modo che :
.
Graficamente :
Il motivo per cui operiamo questa scomposizione è semplice. La componente della forza che
effettivamente agisce sulla superficie è la componente perpendicolare 
, mentre la
componente parallela 
non agisce sulla superficie (essa produce un inefficace effetto di
"slittamento").
Orbene, la pressione è definita come il rapporto fra l'intensità della componente perpendicolare
della forza e l'area della superficie. Quindi :
.
Si noti la caratteristica scalare (grandezza priva di direzione e verso) della pressione. Prendendo in
considerazione l'intensità 
(che è uno scalare e che quindi si scrive senza la freccia) del vettore
ed essendo anche l'area S uno scalare, la pressione non può che essere uno scalare.
L'unità di misura della pressione nel sistema internazionale ( S.I. ) è :
(le parentesi quadre indicano l'unità di misura di una grandezza fisica).
Un pascal corrisponde quindi alla pressione generata da una forza di 1 N applicata perpendicolarmente
sulla superficie di 1 m² e si indica con la sigla Pa .
Poiché il newton è una forza abbastanza piccola (circa il peso di un ettogrammo) ed un metro quadrato
è un'area abbastanza grande, il pascal è una una pressione piuttosto debole rispetto alle pressioni con
cui abbiamo a che fare tutti i giorni (per esempio la pressione atmosferica al livello del mare è mediamente
101300 Pa ). Per questo motivo si usano i multipli del pascal .
Accanto al pascal sono ancora qualche volta in uso (anche se non appartenenti al sistema internazionale)
unità di misura obsolete che però è interessante conoscere sia per "curiosità storica" che per "convenienza
pratica".
Per chiarire il quadro apparentemente complesso delle unità di misura di pressione consideriamo il
seguente schema :
L' ettopascal ( hPa ) equivale a 100 pascal. Il chilopascal ( kPa ) a 1000 pascal ed il megapascal
( MPa ) ad 1000000 di pascal.
Il bar è il multiplo del pascal usato correntemente nella pratica (pressione nelle bombole, nelle caldaie,
nei pneumatici, ecc.) perché, essendo uguale a 100000 Pa , corrisponde approssimativamente alla
pressione atmosferica (in media, sul livello del mare pari a 101300 Pa ). Il millibar , usato un tempo
per le previsioni meteorologiche, quindi, corrisponde ad un ettopascal .
Oggi, per le suddette previsioni, si utilizza l' ettopascal in quanto gli ordinari strumenti per misurare
la pressione atmosferica (barometri) riescono a misurare appunto fino all'ettopascal.
Un'altra unità di misura di pressione usata in medicina è il cosiddetto torr ovvero il millimetro di
mercurio ( 1 torr = 1 mmHg , essendo Hg il simbolo chimico del mercurio).
Esistono altri modi di misurare la pressione non più in uso. Fra questi l'atmosfera tecnica pari a
(un chilogrammo forza su centimetro quadrato) utilizzato nelle applicazioni di ingegneria.
02 - Esercizio sulle definizioni di unità di misura di pressione.
Vogliamo trovare a quanti pascal ( Pa , 
,
ovvero chilogrammo peso / centimetro al quadrato).
Siccome la forza vale :
F = m · a ,
tenendo presente che :
e che :
,
possiamo scrivere :
.
Abbiamo quindi trovato che una atmosfera tecnica corrisponde a 98000 pascal . Si noti che una
atmosfera tecnica è abbastanza diversa dalla pressione atmosferica (mediamente 101300 Pa ) che
è detta anche atmosfera fisica.
Pressione (fisica) Rapporto tra la forza esercitata perpendicolarmente a una superficie e l'area della superficie stessa. Una persona in posizione eretta esercita una pressione pari al proprio peso diviso per l'area della superficie dei piedi a contatto col terreno.
Alcuni effetti della pressione sono familiari; ad esempio, il gas contenuto in un palloncino esercita sulla superficie interna una pressione che viene bilanciata da quella esercitata dall'aria esterna. Quando il palloncino viene gonfiato, la pressione del gas interno è maggiore della pressione dell'atmosfera; le pareti del palloncino si tendono e il palloncino si gonfia.
La pressione atmosferica distruggerebbe il corpo umano se non fosse controbilanciata dalla pressione dei fluidi presenti all'interno del corpo; per questo i sommozzatori, soggetti a pressioni molto più alte rispetto a quella atmosferica, devono indossare tute particolari realizzate in modo che vi sia equilibrio tra la pressione dovuta alla colonna d'acqua soprastante e quella interna.
Nel Sistema Internazionale (SI), 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 760 mm. Un'atmosfera corrisponde a 101,325 kilopascal ed è approssimativamente uguale al valore della pressione atmosferica sul livello del mare.
Manometri
La maggior parte dei manometri registra la differenza tra la pressione di un fluido e quella atmosferica. Per piccole differenze si usa un tubo trasparente a forma di U, con un'estremità collegata al contenitore di cui si vuole misurare la pressione interna e l'altra aperta. Il tubo viene riempito di liquido, come olio, acqua o mercurio, e la differenza di livello tra le due superfici di liquido nei due bracci del tubo fornisce la differenza tra la pressione della colonna di liquido, pari a quella interna del contenitore, e la pressione locale. Per differenze di pressione maggiori si usa il manometro a molla tubolare, o manometro di Bourdon, dal nome del suo inventore francese Eugène Bourdon. Esso consiste di un tubo metallico cavo a sezione ellittica piegato a uncino: un'estremità del tubo è chiusa, l'altra è aperta. Se si applica a questa estremità una pressione (oltre a quella atmosferica), la sezione ellittica si deforma leggermente avvicinandosi sempre più alla forma circolare, e nello stesso tempo il tubo si allunga leggermente. Ne risulta un movimento dell'estremità chiusa proporzionale alla pressione, che viene misurata da un indice che scorre su una scala graduata. I manometri che registrano con rapidità fluttuazioni di pressione sfruttano generalmente sensori piezoelettrici o elettrostatici che hanno una risposta pressoché istantanea.
Quando un manometro misura la differenza tra la pressione del fluido e la pressione atmosferica, per ottenere il valore assoluto della pressione bisogna sommare il valore della pressione atmosferica locale al valore indicato dal manometro. Un valore negativo corrisponde a un parziale vuoto.
Per misurare bassi valori della pressione di un gas (fino a 10-6 mm di mercurio) si usa il manometro di McLeod: si comprime un volume noto del gas di cui si vuole determinare la pressione con una trasformazione isoterma che ne riduca notevolmente il volume; a questo punto se ne misura la pressione con un comune manometro, e la pressione iniziale incognita si calcola dalla legge di Boyle. Per pressioni ancora minori si usano manometri che sfruttano fenomeni che coinvolgono radiazione, ionizzazione o effetti molecolari (Tecnologia del vuoto).
Intervallo di variabilità
I valori che la pressione può assumere in generale vanno da 10-8 a 10-2 mm di mercurio per l'alto vuoto, fino a migliaia di atm per le presse idrauliche. A scopi sperimentali sono state ottenute pressioni di milioni di atmosfere.
All'aumentare dell'altitudine si riduce l'altezza della colonna d'aria che esercita il proprio peso sul suolo: il valore della pressione atmosferica varia di conseguenza da un valore medio di 101,325 kPa al livello del mare, all'89% di questo valore a un 1 km di altezza, e al 26% a 10 km.
Per gas costituiti da più componenti si parla di pressioni parziali per indicare i contributi alla pressione totale del gas dei singoli componenti. Così, la pressione atmosferica totale è data dalla somma delle pressioni parziali dei costituenti dell'atmosfera (azoto, ossigeno, anidride carbonica e gas nobili).
fonte: http://www.fisicamedica.unimore.it/didattica/Infermieristiche%20L/Azzaramento/Fisica%20I%20VETTORI%20ecc.doc
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