Come funzionano i manometri?

Quando controlli il tempo, se sei come la maggior parte delle persone, ciò che ti interessa di più sono le cose che dettano il tuo vestito: se o no è probabile che precipitazioni di qualche tipo cadano dal cielo durante l'esposizione all'aperto, qual è la temperatura dell'aria e se è ventoso.

A seconda di dove vivi e del periodo dell'anno, puoi anche controllare (a volte con timore) per vedere il parente livello di umidità, per assicurarti di essere abbastanza idratato per la sudorazione che probabilmente seguirà dato un alto lettura.

La maggior parte delle persone è consapevole del fenomeno della pressione atmosferica (di solito chiamata barometrica) perché la sente menzionare come caratteristica standard delle previsioni del tempo, ma la maggior parte delle persone non arriva al punto di indagare quale sia la relazione e perché l'aria subisce variazioni di pressione a tutti. I venti non soffiano orizzontalmente, mentre la pressione viene misurata dall'alto come una sorta di "spinta"?

Pressione

Formalmente, la pressione è una misura dell'effetto della diffusione di vigore (misurato in newton, o N, nel sistema di misurazione internazionale standard) su una superficie reale o matematicamente definita (misurata in metri quadrati o m²). Potresti aver già riscontrato problemi di fisica in cui una forza (come la gravità o te stesso) agisce e si muove un oggetto con massa, ma la pressione è diversa in quanto descrive in effetti la diluizione o concentrazione di vigore.

• Immagina due diverse scatole solide, ognuna con un volume V di 10 m³ (metri cubi) e riempito con un materiale solido uniforme con una densità ρ

  metà di quella dell'acqua, o 0,5 kg/L, o (500 kg/m³). Una scatola è lunga 1 m, larga 1 m e alta 10 m, mentre l'altra è lunga 2,5 m, larga 2,5 m e alta 1,6 m. Nessuna delle due scatole deve essere ruotata dalla sua posizione. Se volevi essere sicuro di una piattaforma vicina dall'aspetto antico poteva supporto o box, ma potresti scegliere solo uno dei due per confermarlo, quale sceglieresti?
  Le masse degli oggetti sono le stesse perché i loro volumi e densità sono gli stessi (ρ = m/V, quindi m = ρV = (500 kg/m³)(10 m³) = 5.000 kg. Dato che l'accelerazione di gravità sulla superficie terrestre è 9,8 m/s², la forza (o peso) di ciascuna scatola è quindi (5.000 kg) (9,8 m/s2) = 49.000 N.
  Tuttavia, confrontare le aree su cui sono distribuite queste rispettive masse: La prima casella ha una base (lunghezza per larghezza) di 1 m × 1 m = 1 m², mentre l'altra scatola ha una base di 2,5 × 2,5 = 6,25 m². Poiché la pressione è uguale alla forza divisa per l'area, la scatola stretta, con meno di un sesto dell'area di base con cui lavorare come seconda scatola, eserciterà 6,25 volte più pressione sulla piattaforma come farà il suo partner. Quindi, se la piattaforma sgangherata può supportare la prima scatola, dovrebbe essere in grado di contenere anche la seconda da sola, a condizione che tu possa sollevarle lassù!

Nell'esempio sopra, la pressione della prima scatola su qualsiasi superficie su cui poggia è (49.000 N)/(1 m²) e quello del secondo è (49.000 N) (6,25 m²). Le unità di pressione nel sistema standard sono quindi N/m², più comunemente chiamato pascal (Pa). Poiché questa risulta essere una quantità così piccola nel mondo reale, il kilopascal (kPa) è molto più comunemente usato.

Il la pressione dell'atmosfera sulla superficie terrestre è di circa101,325 Pa, o 101,3 kPa. A causa dei mezzi con cui gli umani determinano la pressione, tuttavia, un certo numero di altre unità sono di uso quotidiano. Uno è il Torra, noto anche come millimetri di mercurio (mm Hg). (Qualsiasi curiosità che hai sul motivo per cui questo metallo è stato selezionato sarà soddisfatta in un momento.) 101,3 kPa, chiamato anche 1 atm per riferimento, equivale a 760 torr da questo standard. Poiché 1 pollice = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760/25,4) = 29,92 a Hg. Infine, 1 millibar = 0.001 atm, quindi pressione atmosferica in millibar = 1.013 mbar.

Infine, che dire di quelle libbre per pollice quadrato (psi o lb/in²) tipicamente utilizzato per misurare la pressione dei pneumatici negli Stati Uniti? Dopo aver invocato le conversioni tra lb e kg e tra in e m, puoi mostrare che 101,3 kPa = 14,7 lb/in². Dato che la pressione minima consigliata per i pneumatici dell'auto è solo di circa 30 psi, cosa suggerisce questo sulla tua intuizione riguardo al peso "trascurabile" e quindi alla pressione dell'aria?

UN manometro è un dispositivo che misura la pressione dell'aria utilizzando un contenitore con un tubo a forma di "U" aperto ad una o entrambe le estremità. In un manometro chiuso, un campione di gas viene introdotto in un'estremità, che viene poi tappata. Quindi, un fluido di densità nota viene versato nell'altra estremità. Il fluido smetterà di muoversi quando la pressione del gas intrappolato tra il tappo e il fluido insieme alla pressione a la parte inferiore della colonna di fluido su quel lato corrisponde alla pressione dell'aria più la pressione della colonna di fluido all'aperto lato.

L'altezza del fluido sul lato aperto sarà più alto da quel lato quando la pressione dell'aria è inferiore alla pressione del gas e inferiore sul lato aperto quando la pressione dell'aria supera la pressione del gas. È possibile utilizzare questa differenza di altezza per calcolare la pressione del gas.

Poiché P = F/A = mg/A, m = ρV e V = Ah per un tubo cilindrico (cioè volume = area per altezza), è si può dimostrare che la pressione creata da una colonna verticale di fluido è ρgh, dove h = altezza in metri. Questa pressione rappresenta la differenza positiva o negativa tra la pressione del gas e la pressione atmosferica.

• Uomo- è la radice latina della parola che significa mano", da cui deriva anche "manipolare"; un modo semplice per trasmettere il concetto di pressione, se limitato al linguaggio non verbale, sarebbe usare la mano per premere delicatamente contro quella di un'altra persona.
  

• UN barometro è un tipo di manometro utilizzato specificamente per misurare la pressione atmosferica.
  

• Il dispositivo manuale utilizzato per misurare la pressione sanguigna in un ambiente sanitario è chiamato a sfigmomanometro, con sphyg- traducendo liberamente in "spremere". Questo perché un bracciale deve essere gonfiato contro il braccio ad un livello sopra pressione sanguigna corporea per misurarla correttamente; devono letteralmente stringerti il ​​braccio per farlo.

La pressione atmosferica non è costante e varia entro un intervallo tipico proprio come la temperatura e altre grandezze geofisiche. Una discussione separata in sé, questa pressione è un indicatore affidabile del tempo imminente. Quando un sistema a bassa pressione entra in un'area, il risultato è solitamente nuvole, vento e precipitazioni, mentre a sistema ad alta pressione di solito produce tempo bello e calmo. (Capito? "Alta pressione" finisce in "calma"... solo nel bizzarro mondo della fisica!)