Oggi venerdì 20 settembre 2019, alle 11, la classe 2B liceo ha eseguito l’esperimento di Torricelli, utilizzando però l’acqua invece del mercurio che, come è noto, non si può utilizzare. L’esperimento è stato eseguito sulle scale di sicurezza, con un tubo di plastica trasparente alto più di 11 m. Agli estremi del tubo sono stati intestati due rubinetti, inizialmente aperti. Il rubinetto inferiore è stato immerso in un secchio d’acqua ed è stato chiuso, dopo aver fatto entrare l’acqua per evitare la presenza di bolle d’aria. Il tubo è stato riempito d’acqua dall’alto, fino a superare il rubinetto superiore, che quindi è stato chiuso. A questo punto una studentessa ha aperto il rubinetto in basso e l’acqua nel tubo è parzialmente scesa. Usando un metro a nastro (bindella), gentilmente prestatoci dalla palestra, è stata misurata l’altezza della colonna d’acqua nel tubo rispetto al livello dell’acqua nel secchio, risultata 10,03 m +- 0,01 m. Si è anche misurata la temperatura, risultata pari a 24° +- 1° C. Calcolando la pressione dovuta all’acqua, si è trovato 98,4 kPa, con l’errore valutato in base alle regole delle cifre significative. A questa pressione va sommata quella del vapore acqueo che a 24° C vale 22,4 mmHg pari a 2,99 kPa, ottenendo un totale di 101,4 kPa. Considerando che la pressione atmosferica standard è 1 atm pari a 101,3 kPa, direi che il risultato è quasi perfetto!
Luigi Lombardo
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vista dall’alto -
il tubo pieno d’acqua -
l’estremo del metro a nastro è messo in corrispondenza della superficie dell’acqua nel secchio -
l’estremo inferiore del tubo immerso nel secchio, notare il rubinetto aperto -
si misura l’altezza della colonna d’acqua, in corrispondenza della superficie dell’acqua nel tubo -
il tubo all’interno della tromba delle scale -
il metro a nastro fiancheggia il tubo -
si sta misurando l’altezza della colonna d’acqua -
mentre l’inizio del metro a nastro corrisponde con la superficie dell’acqua nel secchio
Grandi!
mi interessa sapere se nella parte alta, a contatto col vuoto torricelliano, , l’acqua per qualche istante si sia messa a bollire, sviluppando un po’ di vapore acqueo. E’ possibile una vostra risposta?
Innanzitutto mi scuso per il notevole ritardo con cui rispondo, ma ho avuto qualche piccolo problema familiare. Proverò a risponderle. Con il termine bollire si intende il passaggio allo stato gassoso all’interno di tutta la massa del liquido, cosa che provoca la formazione di bolle, da cui il termine. Questo accade perché la variazione della pressione a causa dell’altezza del liquido, circa un millesimo di atmosfera per centometro, è trascurabile rispetto alla pressione sovrastante la pentola, che è di una atmosfera. Cosa diversa nel caso di questo esperimento, dove la pressione sovrastante è molto bassa. Lei lo chiama “vuoto torricelliano”, ma ovviamente vuoto non è (horror vacui), ma è comunque una pressione molto bassa. Credo che nell’articolo sia calcolata. E lei giustamente parla della parte alta, a contatto col “vuoto torricelliano”. Se è solo la superficie a cambiare stato, non si vedono bolle, se il cambiamento di stato coinvolge anche gli strati sottostanti, per una profondità tale da consentire la formazione di bolle visibili, allora si dovrebbe vedere qualcosa tipo bollore. Teoricamente la cosa non mi sembra possibile, per le ragioni dette, ed effettivamente io non ho visto nulla del genere. Ovviamente, come mi sembra spiegato nell’articolo, sulla superficie dell’acqua il vapore si è creato, senza bolle, ed è proprio quel vapore che ha riempito il “vuoto torricelliano”, creando quella pressione, seppur molto bassa. Lei comunque parla di qualche istante, termine che si evita in fisica (istante quanto?), a meno che non si intenda l’estremo di un intervallo di tempo, non un breve intervallo. È dunque possibile che per un breve intervallo di tempo, tanto breve da non averlo notato, si siano create delle bolle? Per quanto detto, non credo. Per verificarlo sperimentalmente si dovrebbe filmare con un alto numero di fotogrammi al secondo, cosa non fatta in questo esperimento, che era di fluidostatica, non fluidodinamica, e dunque non interessato ai transitori, in particolare quelli brevi. Spero di aver soddisfatto il suo interesse. Cordialmente. Luigi Lombardo.