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Pressione
Pressione
La pressione è una grandezza fisica intensiva definita come il rapporto tra il modulo della forza agente ortogonalmente su una superficie e la sua area.[1][2]
I fluidi subiscono soltanto l'effetto della pressione (legge di Pascal), mentre i solidi risentono più in generale della tensione. La pressione, come la tensione, rientra nel concetto di sollecitazione.
Indice
Pressione assoluta e pressione relativa
La pressione può essere classificata in due modi:
- pressione assoluta o reale (misurata nel sistema tecnico in ata, atmosfera tecnica assoluta): è la pressione misurata assumendo come riferimento il vuoto;[3]
- pressione relativa (misurata nel sistema tecnico in ate, atmosfera tecnica relativa): è la pressione misurata assumendo come riferimento un'altra pressione (tipicamente quella atmosferica).[3]
Se ad esempio all'interno di un recipiente in pressione insiste una pressione (assoluta) di 10 atmosfere e all'esterno di esso è presente la pressione (assoluta) atmosferica, vuol dire che la pressione relativa all'interno del recipiente (ovvero la differenza di pressione tra l'interno e l'esterno del recipiente) è di 9 atmosfere. Si noti che una pressione relativa può assumere valori al disotto della pressione atmosferica (si parla in questo caso di "depressione" o "sottovuoto"[4]).
Unità di misura
Le unità di misura della pressione sono:
- pascal (Pa), nel Sistema internazionale,[1] 1 newton su metro quadrato (1 N/m²) o kg·m−1·s−2.
- baria, nel Sistema CGS (dina/cm²)
- bar (105 Pa = 10 N/cm²) (sono di larga diffusione anche alcuni dei sottomultipli del bar, in particolare il millibar è molto usato in meteorologia e il microbar in acustica).
- torr, pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 1 mm (133,3 Pa)
- mm di colonna d'acqua, pressione esercitata da una colonna di acqua alta 1 mm (9,81 Pa)[5]
- atmosfera (atm), approssimativamente pari alla pressione esercitata dall'atmosfera terrestre al livello del mare (101325 Pa = 760 mmHg = 760 torr)
- chilogrammo forza (kgf), al cm² o al m²
- atmosfera tecnica (simbolo: at oppure ata), pari a 1 kgf/cm² (10.000 mmH2O), di poco inferiore all'atmosfera (0,96784 atm). Spesso distinta in ata, intesa come pressione assoluta, e ate, come pressione relativa.
È importante notare che dimensionalmente la pressione è una densità di energia, per cui la si trova spesso misurata in erg/cm3 (Sistema CGS).
Pascal (Pa)
L'unità di misura nel SI della pressione è il pascal (Pa), che equivale a 1 newton su metro quadrato o kg·m−1·s−2
Atmosfera standard
L'atmosfera standard o atmosfera (abbreviata in atm) è un'unità di misura, definita con precisione a sei cifre nel Sistema Internazionale, per approssimare una quantità che varia costantemente a seconda del luogo e del momento. È all'incirca uguale alla pressione tipica dell'aria a livello del mare ed è definita come: 1 atm = 101 325 pascal.
La pressione viene a volte misurata, non come assoluta, ma relativamente alla pressione atmosferica.
Un esempio è la pressione dell'aria all'interno di uno pneumatico d'automobile, ad esempio una pressione di "2,2 atmosfere" (pressione relativa), in realtà significa 2,2 atmosfere oltre la pressione atmosferica, ovvero 3,2 atmosfere (pressione assoluta).
La pressione relativa inoltre non può scendere al di sotto di un valore negativo, fissato pari a −101 325 Pa. Ciò è giustificato dal fatto che sommando la pressione atmosferica (101 325 Pa) si ottiene una pressione assoluta uguale a zero, il cosiddetto "vuoto assoluto", al di sotto del quale non si può andare per motivi fisici.
Con la diffusione dell'uso del Sistema Internazionale anche in ambito meteorologico, la pressione atmosferica si misura in centinaia di Pascal (o ettopascal, abbreviato con hPa). Si ha: 1 013,25 millibar = 101 325 Pa = 1 013,25 hPa
Unità di misura anglosassoni
Un'ulteriore unità di misura (ancora in uso in alcune parti del mondo) è il psi (Pounds per Square Inch), o libbra forza per pollice quadro.
Unità manometriche
Obsolete unità manometriche di pressione, come i pollici d'acqua o i millimetri di mercurio, si basano sulla pressione esercitata dal peso di qualche fluido tipo, sotto una gravità tipo.
Esse sono effettivamente tentativi di definire un'unità che esprima la lettura di un manometro.
Le unità manometriche di pressione non devono essere usate per scopi scientifici o ingegneristici, a causa della mancanza di ripetibilità inerente alla loro definizione.
Restano però di utilizzo comune il mmHg utilizzato in medicina per misurare la pressione del sangue, e il mmH2O per misurare la pressione generata da piccoli ventilatori d'aria.
Densità di forza
La densità di forza è uguale al gradiente della pressione: ; se riguarda la forza gravitazionale, la densità di forza è il peso specifico[senza fonte].
Unità di pressione e fattori di conversione
| Pa | bar (daN/cm2) | MPa (N/mm2) | kgf/m2 | at (kgf/cm2) | atm | torr (mmHg) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pa | 1 | 10−5 | 10−6 | 0,102 | 0,102 × 10−4 | 9,87 × 10−6 | 0,0075 |
| bar | 105 | 1 | 0,1 | 10 200 | 1,02 | 0,987 | 750 |
| MPa | 106 | 10 | 1 | 1,02 × 105 | 10,2 | 9,87 | 7 501 |
| kgf/m2 | 9,81 | 9,81 × 10−5 | 9,81 × 10−6 | 1 | 10−4 | 0,968 × 10−4 | 0,0736 |
| at | 98 100 | 0,981 | 0,0981 | 10 000 | 1 | 0,968 | 736 |
| atm | 101 325 | 1,013 | 0,1013 | 10 330 | 1,033 | 1 | 760 |
| torr (mmHg) | 133 | 0,00133 | 1,33 × 10−4 | 13,6 | 0,00136 | 0,00132 | 1 |
Note
- ^ a b Turchetti, p. 72
- ^ (EN) IUPAC Gold Book, "pressure"
- ^ a b (EN) DOE Fundamentals Handbook - "Thermodynamics, Heat transfer, and fluid flow", p. 9.
- ^ Si preferisce il termine "depressione" o il termine "sottovuoto" a seconda dei contesti. Ad esempio in ambito meteorologico si preferisce parlare di "zone di depressione" per indicare aree geografiche con pressione relativa inferiore alla pressione atmosferica, mentre si parla di "recipienti sottovuoto" nell'ambito degli impianti chimici e nell'ambito della conservazione degli alimenti.
- ^ Si veda il paragrafo sulle "Unità manometriche".
- Enrico Turchetti, Romana Fasi, Elementi di Fisica, 1ª ed., Zanichelli, 1998, ISBN 88-08-09755-2.
Voci correlate
- Pressione acustica o sonora
- Pressione arteriosa
- Pressione atmosferica
- Pressione critica
- Pressione del sangue o pressione sanguigna
- Pressione di vapore
- Pressione di vapore saturo
- Pressione dinamica
- Pressione idrostatica
- Pressione litostatica
- Pressione elettrostatica
- Pressione media effettiva
- Pressione osmotica
- Pressione totale e parziale in un miscuglio di gas
- Pressione venosa
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