STEP #28 - LA SINTESI FINALE

 Il barometro [STEP 1] è uno strumento nato nel 1643, il suo inventore [STEP 9] può essere senza dubbio identificato con Evangelista Torricelli che costruì il celebre 'tubo di Torricelli', anche se in realtà il primo barometro della storia era già stato costruito due anni prima da Giovanni Battista Baliani e si trattava di un barometro ad acqua. La costruzione del barometro rese possibile determinare il peso dell’aria (o come diciamo oggi, la sua pressione) e dimostrare l’esistenza del vuoto. In questo blog abbiamo visto come quello di Torricelli non era altro che un barometro a mercurio [STEP 8] che sfruttava, come principio fisico [STEP 5], la legge di Stevino per alzarsi di quota all'interno di un tubo di vetro trasparente lungo non meno di 80 centimetri, come illustrato dell'immagine presente nello [STEP 2] in cui possiamo vedere Torricelli alle prese con la sua invenzione formata essenzialmente da due parti, un tubo munito di una scala graduata e una vaschetta trasparente riempita di mercurio; un glossario che ci aiuta a capire come funziona lo strumento è stato esposto nello [STEP 3]. Questo fenomeno che permetteva al liquido di 'arrampicarsi' all'interno del tubo, però, era possibile grazie ad un'altra proprietà chimica tipica sia dell'acqua che del mercurio, ovvero la capillarità discussa nello [STEP 26], che si verifica in tubi sottili con piccola sezione, detti appunti capillari.

Con lo [STEP 24] siamo andati a vedere l'evoluzione della parola 'barometro', abbiamo visto come essa si sia evoluta dal 1840 fino ai nostri giorni, passando dal barometro a mercurio, a quello metallico fino al barometro aneroide. Successivamente con lo [STEP 16] siamo andati all'interno di un barometro aneroide e abbiamo compreso la sua anatomia attraverso delle visualizzazioni esplose dei suoi componenti interni. Abbiamo imparato a saper leggere un barometro e ad attribuire ai numeri [STEP 15] che si visualizzano nel suo schermo le previsioni sulle condizioni del meteo, e attraverso lo [STEP 22] abbiamo costruito un manuale d'uso che ci aiuta a capire i vari tipi di barometri attualmente in commercio e come regolarlo correttamente per effettuare una facile lettura. 

Siamo andati alla ricerca di barometri nelle pubblicità [STEP 13],nei fumetti [STEP 21], nei francobolli [STEP 18], nei libri [STEP 10], nel cinema [STEP 12] e, più recentemente, anche nelle applicazioni gratuitamente scaricabili sull'App Store, abbiamo visto quello che è probabilmente il logo più conosciuto del barometro [STEP 20], l’App ‘Barometro e Altimetro’ conta infatti più di un milione di download e permette di controllare la pressione atmosferica e l’altitudine ovunque ci troviamo. Per i meno tecnologici, invece, ci siamo messi alla ricerca di case costruttrici di barometri nello [STEP 11] scoprendo che hanno sede in tutta Europa ma le più importanti si trovano in Germania e in Svizzera.

Più rigorosamente, invece, siamo andati alla ricerca di brevetti [STEP 17], per capire ancor meglio come si sono evoluti i barometri nel corso della storia, e come si sia reso necessario introdurre una normativa opportuna [STEP 23], in modo tale da standardizzare le unità di misura per poter avere una misurazione oggettiva del fenomeno analizzato. Attraverso la mappa concettuale esplicitata nello [STEP 27] abbiamo infine visto come sia possibile, una volta ottenuto il valore di pressione dal barometro, ricavare l'altezza o la velocità del fluido attraverso rispettivamente la legge di Stevino o la legge di Bernoulli, oppure utilizzare questa informazione per trarne conclusioni sulle condizioni climatiche; la meteorologia infatti è una scienza che fa larga uso del barometro e lo utilizza per prevedere l’evoluzione delle condizioni meteo [STEP 4].

STEP #27 - LA MAPPA CONCETTUALE

 

STEP 26 - LA CHIMICA E GLI STRUMENTI SCIENTIFICI

 Il tubo di Torricelli si basava essenzialmente per fenomeno della capillarità: questo fenomeno chimico è evidente quando si immerge in un recipiente un tubo di vetro con diametro interno inferiore a 0.5 mm, l'acqua sale fino ad un certo livello (figura 2.11) e la sua superficie libera nel capillare è concava (figura 2.12), la risalita dell'acqua per capillarità è tanto maggiore quanto minore è il diametro del capillare (figura 2.13).

La spiegazione di questo fenomeno sta nella natura delle molecole d'acqua. Legate le une alle altre da forze di natura elettrostatica in tutte le direzioni, esse tendono ad aderire a diverse altre sostanze quali il vetro, l'argilla o il terreno. Quasi tutti i composti che siano costituiti anche da ossigeno, attirano l'idrogeno dell'acqua. Quando le molecole, a contatto con la sezione del tubo (o alle pareti interne di capillari sanguigni, dei canali che nelle piante portano verso l'alto le soluzioni di sali nutritivi provenienti dalle radici), si elevano aderendo alle molecole di vetro sovrastanti, si trascinano appresso le altre molecole, mentre la superficie dell'acqua (per la tensione superficiale) trascina verso l'alto l'intera colonna. La salita ha termine quando il peso della colonna diventa uguale alle forza che l'ha innalzata.

STEP #25 - COSE PERSONALI

• Memoria del passato (foto fatta da me):

• Fare nel presente (foto fatta da me):

• Progetto del futuro (foto presa da Google immagini):

STEP #24 - LE PAROLE NELLA STORIA

In questo grafico sono mostrati tre tipi di barometro, tutti e tre fanno la loro prima apparizione intorno al 1840 però si diffondono in modo diverso: possiamo vedere come il barometro ad aver avuto un maggior successo è stato quello aneroide, con il massimo picco intorno al 1880; anche il barometro a mercurio ha un andamento simile, anche lui ha un picco massimo intorno al 1880 però è meno esteso rispetto al barometro aneroide; infine il barometro metallico è quello che fra tutto ha avuto in successo minore. Possiamo notare come tutti e tre questi barometri al giorno d’oggi hanno un andamento asintotico verso lo zero.

Per quanto riguarda invece i termini inglesi possiamo vedere dal secondo grafico come soltanto il barometro aneroide ha avuto un grande sviluppo, mentre quello metallico e quello a mercurio non sono riusciti a trovare una buona diffusione restando pressoché costanti ad un valore nullo dal 1840 al 2000.

 

STEP #23 - LA NORMATIVA

Quando il barometro fu inventato da Torricelli la standardizzazione di un’unica unità di misura che andasse bene per tutti non era ancora stata decisa, ecco che Torricelli decise di affidarsi a qualcosa di completamente oggettivo per la misurazione della pressione atmosferica, ovvero all’altezza espressa in centimetri della colonnina di mercurio che ognuno poteva misurare e che avrebbe dato lo stesso risultato per qualsiasi misurazione.

In tempi più moderni invece sono nati degli organi il cui obiettivo è stato unificare le unità di misura.

L’Atmosfera Standard Internazionale ICAO è un’atmosfera ideale le cui caratteristiche fisiche sono stabilite dall’ICAO. L’utilizzo di tale ambiente ideale risulta utile per calibrare gli strumenti di navigazione e di misura o per collaudare apparecchiature in condizioni standardizzate.

Caratteristiche:

• Aria secca (umidità relativa: 0%) e priva di impurità;
• Pressione atmosferica al livello del mare: 1 atm = 1013,25 hPa = 1.033 N/cm^2;
• Temperatura al livello medio del mare: 15°C, ovvero 288K in termini di temperatura assoluta;
• Gradiente termico verticale: -6.5°C ogni 1000m di altitudine fino a 11000m, nullo da 11000m a 20000m di altitudine, irregolare oltre i 20000m di altitudine;
• Gradiente barico verticale: -1hPa ogni 27 ft (piedi) di altitudine.

Scala della pressione:

L'unità di misura della pressione nel Sistema Internazionale (SI) è il Pascal (Pa):

1 Pa = 1N / 1 m^2 ovvero corrispondente alla forza di 1 Newton che insiste su una superficie di 1 metro quadrato.

Oltre al suoi multipli (kPa, MPa, GPa, Tpa) viene normalmente utilizzato industrialmente il bar:

1 bar = 10^5 Pa che corrisponde circa alla pressione atmosferica.

L'ampiezza della scala di pressione varia a seconda delle diverse applicazioni:

• in campo industriale, si utilizza i GPa nelle applicazioni tradizionali, 10Gpa nella applicazioni di sinterizzazione nei materiale;
• in campo scientifico, 10 Pa nelle applicazioni in mezzo fluido, i Tpa nella applicazioni in mezzo solido.

La scala della pressione arteriosa è invece più modesta, varia tipicamente circa da 50 a 250 mmHg: il mmHg pur non essendo un'unità di misura SI (vedasi Direttiva Europea 80/181/Cee), è stato successivamente tollerata (secondo Direttiva Europea 85/1/Cee) per le difficoltà che avrebbe introdotto il cambiamento di unità in un cosi delicato settore per la salute dell'uomo (1mmHg= 133 Pa ovvero 1.33 mbar)

STEP #22 - UN MANUALE D’USO

1) Acquistare un barometro.

In commercio esistono tre tipologie di barometri, se possiedi un barometro antico molto probabilmente sarà a mercurio o aneroide, mentre oggigiorno le tipologie più diffuse sono quelli quelle elettroniche o aneroide. Di seguito trovi una breve descrizione di ogni tipologia dio barometro:

• A mercurio: questo tipo di barometro deriva dal famoso tubo di Torricelli che è stato il primo dispositivo ad essere inventato per misurare la pressione atmosferica. È caratterizzato da un tubo a fondo cieco riempito di mercurio, il cui lato aperto viene immerso in una vaschetta anch’essa piena dello stesso elemento chimico. Si viene così a creare una sorta di sistema di vasi comunicanti il cui livello di mercurio varia al variare della pressione atmosferica.
• Aneroide: il funzionamento di questo tipo di barometro non si basa su alcun liquido. Quello di viene sfruttato è infatti un aneroide di Bourdon, cioè un piccolo recipiente costruito con berillio e rame che si espande o si contrae in relazione ai cambiamenti della pressione atmosferica. Il moto generato da questa variazione viene trasmesso all’indicatore dello strumento tramite un sistema di leve e ingranaggi che visualizza la lettura della pressione atmosferica su un apposito scala graduata.
• Elettronico: questa tipologia di barometri utilizzano sensori sensori ed estensimetri che causano una variazione della tensione che viene poi convertita per essere comodamente visualizzata e letta dall’utente sul display.

2) Ottieni una misurazione accurata della pressione atmosferica presente nell’area in cui ti trovi.

La taratura di un barometro prende in considerazione la differenza di pressione dovuta all’altitudine del punto di cui andrà istallato. Nel caso di un barometro aneroide le impostazioni del costruttore sono relative a un’altitudine di riferimento pari a zero metri, cioè a livello del mare. Lo strumento dovrà quindi essere ricalibrato in base all’altitudine in cui dovrà lavorare.

3) Posizionare correttamente la lancetta dell’indicatore del tuo barometro.

Individua la piccola vite di regolazione posta sul retro dello strumento, quindi con un cacciavite ruotala lentamente per fare in modo che la lancetta dell’indicatore indichi la pressione atmosferica attualmente presente nell’area in cui ti trovi, mentre ruoti la vite di regolazione osserva l’indicatore del barometro per fermarti quando la lancetta ha raggiunto un valore desiderato.

4) Appendi il barometro in un punto che consente una facile lettura.

Appenderlo in casa i all’esterno non fa alcuna differenza tuttavia devi avere l’accuratezza di non posizionarlo in u punto che ha una forte escursione termica ad esempio visino al bagno o a una fonte di calore.