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 #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.

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.

STEP 18 - IL FRANCOBOLLO

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

https://it.dreamstime.com/fotografia-editoriale-francobollo-britannico-del-barometro-del-tempo-image85161206

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.

https://postagestampguide.com/stamps/15791/meteorology-1768-1968-1968-canada-postage-stamp

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.

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)

 

                                         

 

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:

 

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.

STEP #08 - I MATERIALI

 Il barometro a mercurio di Torricelli è costituito da un tubo a fondo cieco lungo non meno di 80 cm, riempito di mercurio e rivoltato con il lato aperto verso il basso in una vaschetta contenente altro mercurio. Il tubo è fatto di vetro, in modo tale da poter seguire l’avanzamento del liquido al suo interno, ovvero il mercurio. E qui la domanda sorge spontanea: perché il barometro di Torricelli fu realizzato con il mercurio e non con l’acqua? Abbiamo visto negli step precedenti che il mercurio sale di 76cm, l’acqua di quanto salirebbe? Sicuramente di più perché è meno densa del mercurio ma proviamo a fare i calcoli sfruttando la legge di Stevino:

Patm= rho x g x h

Patm= 101325 Pa

Rho acqua= 1000kg/m^3

g= 9.81m/s^2

h= Patm/(rho x g) = 10.3m.

Da qui si vede che per ripetere l’esperimento di Torricelli usando l’acqua servirebbe un tubo alto più di 10 metri.

Il mercurio, quindi, ha permesso la realizzazione pratica dell’esperimento, grazie soprattutto, oltre che alla sua elevata densità, al fatto che è uno dei pochi elementi della tavola periodica (e addirittura l’unico metallo in assoluto) ad essere liquido a temperatura ambiente. Inoltre l’impiego del mercurio ha avuto anche un altro vantaggio, per capirlo introduco prima il concetto di capillarità. La capillarità è un fenomeno che consiste nel fatto che se si immerge in un liquido l’estremità di un capillare (un tubo di vetro di diametro molto piccolo) il liquido stesso tenderà a disporsi nel capillare a un livello più alto o più basso rispetto al livello del liquido esterno. Questo fenomeno può avvenire con due modalità: nel primo caso, tipico dell’acqua, il liquido ‘bagna’ la superficie del vetro poiché le forze di adesione tra liquido e vetro sono maggiori delle forze di coesione alla superficie del liquido; nel secondo caso, tipico invece del mercurio, il liquido ‘non bagna’ il vetro, cioè le forze di coesione prevalgono su quelle di adesione. 

Ecco un'immagine esemplificativa del fenomeno tratta da Google immagini:

STEP #07 - IL MITO

Il Kalevala è un poema epico composto nella metà dell'Ottocento, sulla base di poemi e canti popolari della Finlandia, è stato composto da Elias Lonnrot, filosofo e medico finlandese. Esso recita cosi: "All’inizio del tempo, negli ampi recinti dell’aria, sotto la volta di un cielo infinito, si muoveva una eterea e leggiadra fanciulla. Ella era Ilmatar, la Figlia dell’Aria, così chiamata perché aveva preso vita spontaneamente nell’elemento aereo. Altri la chiamavano Lounnotar, la Figlia della Natura, forse perché la sua essenza si confondeva con gli elementi di cui era parte. Ilmatar era sola, completamente sola. Nessuno si accorgeva di lei, per lungo tempo ella rimase vergine, galleggiando nell’aria limpida. Finché Ilmatar sì annoiò di questa vita e discese lentamente verso il basso, calandosi sulle onde di un mare infinito. A quel punto soffiò un vento di tempesta, le onde si levarono e Ilmatar fu spinta tra i flutti e la spuma Marina. Il vento la fecondò, il mare la ingravidò. E fu così che Ilmatar, la Figlia dell’Aria, concepì un figlio."

Ecco un'immagine di Ilmatar presa da Google Immagini, si tratta di un dipinto di Robert Wilhelm Ekman (1808-1873):

Ilmatar

STEP #06 - IL SIMBOLO

 

‘Trattato sul barometro

Lavoro matematico, fisico e critico

Icona in cui mostriamo qual è la natura di tutti i barometri, come essere ferventi con loro, a cosa può essere utile un barometro e qual è la causa della variazione

Louis-Philippe La Brosse, 1717.’

‘Trattato sui barometri, termometri e noziometri

Amsterdam, Henry Wetstein’

STEP #03 - UN GLOSSARIO

 Il barometro più comune ai nostri giorni è il barometro a mercurio, esso è composto da:

• Tubo trasparente (transparent tube)

Permette di vedere l’innalzamento del fluido al suo interno.

• Mercurio (mercury)

È uno dei pochi elementi chimici ad essere liquido a temperatura ambiente. (Esso risulta però assai pericoloso e dannoso per la nostra salute!)

• Vaschetta trasparente (transparent tray)

Si tratta di un contenitore all’interno del quale è contenuto il liquido (mercurio in questo caso).

• Scala graduata (graduated scale)

Attraverso la lettura del valore corrispondente alla quota alla quale il liquido si ferma si può ricavare la pressione atmosferica.

Ecco un'immagine presa da Google immagini che ci spiega come fare:

STEP #02 - L'IMMAGINE

https://www.gettyimages.it/detail/fotografie-di-cronaca/evangelista-torricelli-italian-physicist-and-fotografie-di-cronaca/463922111?adppopup=true