lunedì 21 dicembre 2020

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






 

mercoledì 16 dicembre 2020

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.

martedì 15 dicembre 2020

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):






sabato 28 novembre 2020

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.





 

domenica 22 novembre 2020

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.




giovedì 19 novembre 2020

STEP #21 - NEI FUMETTI

Immagini tratte del fumetto ‘Torricelli y la vida’, per i più curiosi ecco il pdf del fumetto.










STEP #20 - IL MARCHIO

 Ecco un’immagine del marchio forse più conosciuto sul barometro, visto è il logo dell’App ‘Barometro e Altimetro’ presente sull’App Store e che conta più di un milione di download.





sabato 14 novembre 2020

STEP 19 - L’ABBECEDARIO

  •  A a = Atmosfera                                   (STEP #4 - LA SCIENZA)
  •  B b = Barometro 
  • C c = Componenti                                 (STEP #3 - UN GROSSARIO)
  • D d = Densità 
  • E e = Etimologia                                   (STEP #1 - IL NOME)
  • F f = Fortin                                            (STEP #14 - LA TASSONOMIA)
  • G g = Giovanni Battista Baliani             (STEP #1 - IL NOME)
  • H h = Hectopascal                                 (STEP #20 - IL MARCHIO)
  • I i = Innovazione
  • L l = Liquido
  • M m = Mercurio                                    (STEP #3 - UN GROSSARIO)
  • N n = Nautico
  • O o = Ozonosfera
  • P p = Pressione
  • Q q = Quota
  • R r = Ricerca
  • S s = Strumenti
  • T t = Torricelli                                        (STEP #9 - GLI INVENTORI)
  • U u = Umidità
  • Vv = Vuoto
  • Z z = Zona

mercoledì 11 novembre 2020

STEP 18 - IL FRANCOBOLLO

 Francobollo usato dalla Gran Bretagna, descrive un’illustrazione di un barometro del tempo che mostra tempo tempestoso, 2001.




Questo invece è un francobollo meteorologico che commemora il 200° anniversario dall'anno in cui sono state effettuate le prime osservazioni meteorologiche a lungo termine del Canada. Progettato da George Sarras Fanais, 1968.













STEP #17 - I BREVETTI

Registrazione di un barometro a mercurio 25 Settembre 1911. 

(Per scaricare il pdf completo clicca qui). 

Patent: US1068726A.


In questo brevetto viene presentato un barometro che è ruotabile e un metodo per utilizzare un barometro ruotabile comprendente un tubo barometrico che trattiene il fluido barometrico che è più corto di quello richiesto dai barometri non ruotabili.  La predisposizione di un barometro girevole consente di utilizzare un fluido barometrico di densità inferiore a quella del mercurio, consentendo così di evitare l'uso del mercurio.

 (Per scaricare il pdf del brevetto completo clicca qui).

Patent: US8915135B2.



In questo brevetto invece abbiamo un barometro comprendente una membrana (a), un aneroide (b) accoppiato alla membrana (a), un serbatoio (d), un tubo capillare (e) a contatto con il serbatoio, un liquido (c) nel serbatoio e in  il tubo capillare, e mezzi (i, k), accoppiati all'aneroide, per calibrare il barometro all'altezza sul livello del mare. 
Il liquido è a contatto con la membrana, per cui una variazione della pressione dell'aria provoca una deformazione della membrana dovuta alla variazione delle dimensioni dell'aneroide, e quindi una variazione del livello del liquido nel tubo capillare. 
La pressione dell'aria viene determinata leggendo il livello del liquido.

(Per scaricare il pdf completo del brevetto clicca qui).

Patent: EP233509A1.





martedì 3 novembre 2020

STEP #16 - ANATOMIE

Ecco alcune immagini trovate su Google immagini che ci spiegano visivamente come è fatto il barometro aneroide.
La prima è in italiano e ci illustra i principali elementi all'interno di un barometro aneroide.
La seconda e la terza immagine sono in spagnolo e permettono i vedere il barometro aneroide in due viste differenti.
  • Resorte espiral - Molla a spirale
  • Eye - Occhio
  • Palanca - Leva
  • Aguja - Ago
  • Tambor metàllico - Tamburo metallico
  • Escala - Scala (graduata)

 

                                         








 

domenica 1 novembre 2020

STEP #15 - I NUMERI

I numeri espressi dal barometro sono mostrati in questa foto trovata su Google immagini, e ci spiegano bene cosa accade quando la lancetta si trova in uno di questi intervalli numerici, l’unità di misura è l’hectopascal, un multiplo del Pascal. Prima di questa unità di misura vi era il millibar, e ancora prima i millimetri di mercurio.
  • Se la misura di un barometro a mercurio è superiore ai 1.043 mbar con la tendenza a diminuire rapidamente, tale valore indica tempo nuvoloso ma con un clima più caldo.
  • Se la misurazione è compresa tra i 1.029 e i 1.043 mbar, ma è in rapida diminuzione, molto probabilmente sta arrivando la pioggia.
  • Se la misurazione è inferiore ai 1.029 mbar e scende lentamente, significa che molto probabilmente pioverà a breve; se invece la pressione scende rapidamente significa che è imminente un temporale.


I numeri caratteristici di un comune barometro sono:
  • 95mm - diametro barometro
  • 1hPa - risoluzione
  • da 975 a 1045 hPa - intervallo di pressione
  • 1643 - anno di invenzione del primo barometro da parte di Torricelli


STEP #14 - LA TASSONOMIA

Il barometro è uno strumento che viene utilizzato nella meteorologia, si tratta di una branca della scienza dell’atmosfera che studia i fenomeni fisici che avvengono nell’atmosfera terrestre e responsabili del tempo atmosferico. La scienza dell’atmosfera a sua volta è l’insieme delle discipline scientifiche che studiano l’atmosfera e fa parte di una categoria più ampia che è la scienza della Terra. La scienza della Terra studia la morfologia superficiale, l’atmosfera che circonda il pianeta Terra e la sua evoluzione nel tempo.


Il primo barometro della storia fu il barometro ad acqua, sviluppato ufficialmente nel 1641 da Giovanni Battista Baliani e vide una grande diffusione in Europa nella seconda metà del Seicento grazie all’abilità raggiunta dai maestri vetrai. L’invenzione ufficiale del barometro viene però attribuita a Torricelli che realizzò un barometro a mercurio nel 1643. Il barometro di Fortin è l’evoluzione del barometro di Torricelli, si tratta sempre di un barometro a mercurio ma è dotato anche di termometro. Successivamente il barometro metallico, inventato nel 1843 dal francese Lucien Vidi, offrì un’alternativa più pratica ed economica al barometro a mercurio, ma a scapito di accuratezza e precisione. Quando l’elemento sensibile è costituito da un cilindro appiattito in cui è stato praticato il vuoto di parla di barometro olosterico, quando il barometro è costituito da un tubo Bourdon a sezione lenticolare si parla di barometro aneroide.







STEP #13 - LA PUBBLICITA'

Ecco alcune immagini di pubblicità sul barometro trovate su Google immagini:






 

martedì 27 ottobre 2020

STEP #12 - NEL CINEMA

 La presenza del barometro la troviamo anche nel cinema, ecco una scena tratta dal film             Flight [2012], regia di Robert Zemeckis.

Trama del film: Whip, pilota con gravi problemi di alcolismo, compie un difficile atterraggio di emergenza, diventando un eroe. Le indagini sulle cause dell'incidente tuttavia fanno si che il suo segreto venga scoperto.


Per comprendere meglio l'immagine citata sopra:
  • Pollici di mercurio (Hg) - Usato principalmente negli Stati Uniti.
  • 1 Atm = 101325 Pa = 29.92 Hg

Per guardare il video completo clicca qui.


sabato 24 ottobre 2020

STEP #11 - I COSTRUTTORI

Tra le case costruttrici di barometri, le più importanti sono:

  • KELLER AG FUR DRUCKMESSTECHNIK

Si tratta di un’azienda con sede a Winterthur, in Svizzera. Essa è una dei leader di rilevatori e trasmittori di pressione certificato a norma ISO 9001, la cui attività principale è la produzione e vendita di oltre un milione di celle di misurazione della pressione all’anno.

Visita il profilo aziendale qui: https://keller-druck.com/it

  • SEBA HYDROMETRIE GMBH & CO.
Da più di 50 anni questa azienda offre soluzioni meteorologiche che coprono l’intera gamma di applicazioni idrometriche nelle arie di acque superficiali, acque sotterranee, controllo e qualità dell’acqua e meteorologia. La sede è a Kaufbeuren, in Germania.

Visita il profilo aziendale qui: https://www.seba-hydrometrie.com

STEP #10 - I LIBRI

  • RUDOLF JAKOB CAMARARIUS, Disputatio Physica De Barometro, 1693. (Immagini)
  • TOMMASO BONAVENTURI, Lezioni accademiche D’Evangelista Torricelli, Firenze, 1715. (Immagini)
  • CESARE FABRIS, barometro, Istituto dell'Enciclopedia Treccani, 1930.
  • Il problema del barometro, aneddoto di Ernest Rutherford.
  • FABIO TOSCANO, Evangelista Torricelli: grandi scoperte e autocensure, 2014.(pdf)

martedì 20 ottobre 2020

STEP #09 - GLI INVENTORI

Evangelista Torricelli nacque e studiò a Roma sotto la guida di Benedetto Castelli, dimostrando ben presto le proprie doti matematiche. Nel 1641 si trasferì a Firenze, dove rimase accanto a Galileo nei suoi ultimi mesi di vita. Matematico del Granduca, carica che ricoprì fino alla morte, si interessò a ricerche geometriche e nel 1644, anno di edizione della sua Opera Geometrica, eseguì il celebre esperimento che gli permise di dimostrare gli effetti della pressione atmosferica.

Per saperne di più su Torricelli:

 https://brunelleschi.imss.fi.it/itinerari/biografia/EvangelistaTorricelli.html

To know more about Torricelli:

https://www.britannica.com/biography/Evangelista-Torricelli

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 Torri...