Presiunea atmosferica si experimentul lui Torricelli

Presiunea atmosferica este forta exercitata de greutatea coloanei de aer deasupra noastra, raportata la o unitate de suprafata. Aerul, desi este invizibil si usor, are masa si, sub actiunea gravitatiei, apasa asupra tuturor corpurilor de pe Pamant. Aceasta presiune actioneaza in toate directiile, nu doar de sus in jos.

La nivelul marii, presiunea atmosferica normala este de aproximativ 1013,25 hPa (hectopascali) sau 760 mm Hg (milimetri de mercur).

Experimentul istoric realizat de Evangelista Torricelli in 1643 a demonstrat existenta presiunii atmosferice si a permis masurarea ei. Torricelli a umplut un tub de sticla lung de aproximativ 1 metru cu mercur (un lichid dens), l-a rasturnat intr-un vas plin cu mercur si a observat ca nivelul mercurului din tub a scazut pana la o inaltime de aproximativ 76 cm (760 mm) fata de nivelul din vas. Deasupra mercurului din tub s-a format un spatiu gol, numit 'vidul torricellian'.

Coloana de mercur nu a cazut complet deoarece presiunea atmosferica exercitata pe suprafata mercurului din vas sustinea coloana de mercur din tub. Astfel, inaltimea coloanei de mercur este direct proportionala cu presiunea atmosferica: cu cat presiunea este mai mare, cu atat coloana este mai inalta.

Acest experiment a stat la baza inventarii barometrului cu mercur, instrument folosit pentru masurarea presiunii atmosferice. De-a lungul timpului, s-au descoperit variatii ale presiunii in functie de altitudine (scade cu cresterea inaltimii, deoarece coloana de aer deasupra este mai scurta) si de conditiile meteorologice (presiunea scade in zonele de cicloni si creste in anticicloni). In viata de zi cu zi, simtim efectele presiunii atmosferice atunci cand suflam aer dintr-o sticla, cand folosim o pipeta sau cand schimbarile de presiune ne influenteaza urechile in timpul zborului sau al coborarii de pe munte.

Exemple

• Exemplul 1: Calculul fortei exercitate de atmosfera asupra unei mese. O masa obisnuita are o suprafata de 1 m². Presiunea atmosferica normala este de 101325 Pa (N/m²). Forta care apasa pe masa este F = P * A = 101325 N/m² * 1 m² = 101325 N, adica aproximativ 10 tone! De ce nu se prabuseste masa? Deoarece aerul apasa si de dedesubt (prin particulele de aer din incapere) cu aceeasi forta, echilibrand efectul.
• Exemplul 2: De ce nu se varsa apa dintr-un pahar acoperit cu o foaie de hartie, atunci cand il intoarcem cu gura in jos? Cand intoarcem paharul, foaia de hartie impiedica aerul sa intre. Presiunea atmosferica din exterior (de sub foaie) este mai mare decat presiunea redusa a aerului din pahar (care s-a dilatat putin sau a fost consumat). Diferenta de presiune mentine foaia lipita si impiedica apa sa cada.
• Exemplul 3: Functionarea unei paiete (paie) pentru a bea un lichid. Cand sugi aerul din pai, reduci presiunea din interiorul acesteia. Presiunea atmosferica de la suprafata lichidului, fiind mai mare, impinge lichidul in sus prin pai pana ajunge la gura ta. Fara presiunea atmosferica, nu ai putea bea cu paiul.

Concepte cheie: Presiunea atmosferica este forta exercitata de aer pe o suprafata, datorata greutatii coloanei de aer deasupra., Experimentul lui Torricelli a demonstrat ca presiunea atmosferica poate sustine o coloana de mercur de aproximativ 760 mm la nivelul marii., Barometrul cu mercur masoara presiunea atmosferica pe baza inaltimii coloanei de lichid., Presiunea atmosferica scade cu cresterea altitudinii (aerul devine mai rarefiat)., Presiunea atmosferica actioneaza in toate directiile si este esentiala pentru fenomene precum suptul cu paiul sau functionarea pipetelor.