Definizione e misurazione della pressione: pressione atmosferica, barometro e manometro

Ricordate che un gas assume sempre la forma e il volume del recipiente in cui è contenuto. Microscopicamente, un gas è costituito da particelle in movimento che entrano in collisione tra loro e con le pareti del loro contenitore. Ogni collisione con il muro esercita una piccola forza sull'area di contatto.

Le forze risultanti da un gran numero di tali collisioni si sommano alla sua pressione. Meno particelle di gas portano a minori collisioni, una forza inferiore per unità di area e quindi una pressione inferiore. La pressione, quindi, è direttamente proporzionale al numero di particelle in un dato volume, o alla densità del gas.

L'aria, una miscela di diversi atomi gassosi e molecole, esercita una pressione su tutto ciò che si trova sulla superficie della terra. Questa è la pressione atmosferica e viene misurata usando un barometro. Un barometro tradizionale è un tubo di vetro pieno di mercurio che viene capovolto in un piatto contenente mercurio.

In risposta alla pressione esercitata dall'atmosfera, l'altezza della colonna di mercurio aumenta o diminuisce. La misurazione dell'altezza fornisce una misura della pressione atmosferica. A livello del mare, la pressione atmosferica è di 1 atm, il che solleva la colonna di mercurio ad un'altezza di 760 millimetri di mercurio.

Ad altitudini più elevate, dove l'aria è meno densa, l'altezza della colonna di mercurio diminuisce, indicando una pressione atmosferica inferiore. La pressione di un gas intrappolato in un contenitore è misurata utilizzando un manometro. Un manometro chiuso è costituito da un tubo a U riempito di mercurio.

Un'estremità è sigillata sottovuoto e l'altra estremità è collegata al contenitore riempito con il campione di gas. Le particelle di gas spingono verso il basso sul mercurio in un'estremità del tubo, creando un dislivello che corrisponde alla pressione esercitata dal gas. In un manometro open-end, un'estremità è lasciata aperta all'atmosfera.

Questo misura la pressione del campione di gas rispetto alla pressione atmosferica. Quando il gas esercita una pressione superiore alla pressione atmosferica, il dislivello si somma alla pressione atmosferica. Questo produce la pressione del gas.

Al contrario, quando l'atmosfera esercita una pressione maggiore del campione di gas, la differenza di altezza è sottratta dalla pressione atmosferica per ottenere la pressione del gas.