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L'invisibile forza dell'aria L'ESPERIMENTO / PRESSIONE ATMOSFERICA L'invisibile forza dell'aria Come schiacciare una lattina o un bidone ECCO come sperimentare la forza dell'aria. Occorrente: - Una lattina della vostra bibita preferita. - Un fornello elettrico o a gas. - Mezzo metro di filo di ferro. - Una presina o un guanto da forno. - Una vaschetta d'acqua a temperatura ambiente. Attenzione: questo esperimento deve essere fatto con l'assistenza di un adulto. Esecuzione. Bevete il contenuto della lattina. Costruite un manico piegando il filo di ferro, circa a metà della sua lunghezza, attorno alla lattina e poi attorcigliando fra loro i due capi liberi. Controllate che il filo di ferro stringa bene la lattina e che sia possibile rovesciarla facilmente usando il manico che avete preparato. Versate un poco di acqua dentro la lattina in modo da coprirne appena il fondo. Disponete la vaschetta con l'acqua fredda nelle vicinanze del fornello, facendo attenzione che sia stabile. Accendete il fornello e ponetevi sopra la lattina. Per sostenerla utilizzate il manico, che va maneggiato usando il guanto da forno. Il metallo è un ottimo conduttore di calore, quindi, per evitare scottature, non dovete mai toccare la lattina o il suo manico, quando sono sul fuoco, con le mani non protette. Portate a ebollizione l'acqua. Quando vedrete uscire dalla lattina i primi sbuffi di vapore afferrate saldamente il mani- co e rovesciate la lattina con attenzione sulla vaschetta d'acqua a temperatura ambiente, immergendo, di qualche millimetro, l'estremità con il foro di uscita. La lattina verrà istantaneamente schiacciata producendo un forte rumore, simile a quello di un palloncino che scoppia. Che cosa succede? Quando l'acqua inizia a bollire, parte del liquido si trasforma in vapore acqueo espellendo parzialmente l'aria che era contenuta nella lattina. Quando si rovescia la lattina e la si mette in contatto con l'acqua fredda, il vapore acqueo si raffredda rapidamente, grazie alla buona capacità dell'alluminio di condurre il calore, e torna a condensarsi in piccole gocce. La pressione del gas all'interno della lattina diminuisce e la differenza fra la pressione interna e quella atmosferica esterna porta allo schiacciamento del contenitore. Un ruolo essenziale nella dimostrazione viene svolto dalle piccole dimensioni del foro sulla lattina. Infatti quando la pressione interna diminuisce, l'acqua sotto l'apertura viene risucchiata verso l'alto ma, a causa del ridotto diametro del passaggio, il tempo richiesto per la risalita dell'acqua è più lungo di quello necessario allo schiacciamento della lattina. Se infatti si asporta con un apriscatole tutta la sua parte superiore, la lattina non collassa ma si riempie semplicemente di acqua. Lo si può verificare facilmente introducendo un cartoncino o un piattino nell'acqua della vaschetta e chiudendo con questo l'apertura della lattina mentre ancora si trova sotto il pelo dell'acqua. Quando si estrae la lattina e la si raddrizza, sempre mantenendola ben chiusa, la si trova quasi completamente piena di liquido. Una dimostrazione spettacolare dello stesso fenomeno, adatta a un pubblico numeroso, può essere fatta utilizzando uno dei grandi fusti metallici impiegati per il trasporto di olii minerali. Si introduce nel fusto una piccola quantità d'acqua che viene posta in ebollizione. Il contenitore viene poi chiuso, avvitando con cura il tappo, e lasciato raffreddare. La crescente diffe¬ renza di pressione fra interno ed esterno porta al suo schiacciamento. Su scala più modesta lo stesso meccanismo spiega come una bottiglia di plastica schiacciata non riesca a riprendere la sua forma originale se viene immediatamente ritappata, riuscendovi invece, almeno parzialmente se la si lascia aperta. In modo analogo, quando beviamo con una cannuccia un succo di frutta da un contenitore di cartoncino, le pareti del contenitore si flettono verso l'interno sotto la spinta dell'aria esterna. Noi non ci accorgiamo, in condizioni normali, della pressione atmosferica perché questa agisce sul nostro corpo con la stessa intensità in tutte le direzioni e quindi la forza totale che ne risulta è nulla. Non va però dimenticato che su ogni centimetro quadrato della nostra pelle, e di qualsiasi altro oggetto fisico, agisce una pressione pari a quella esercitata da una colonna di mercurio alta circa 76 centimetri, come ci ha insegnato Torricelli. Se al posto del mercurio si utilizza acqua, la pressione atmosferica equivale a una colonna d'acqua alta più di dieci metri. Quando l'equilibrio fra la pressione atmosferica agente sulle facce opposte di una superficie viene rotto gli effetti, come abbiamo visto, possono essere drammatici. Ezio Maina Università di Torino Una semplice dimostrazione della scoperta di Torricelli Su ogni centimetro quadrato agisce una pressione pari a 76 cm di mercurio MATERIALE OCCORRENTE 50 cm di filo di ferro Un contenitore asf*8538»»^ con acqua fredda Un guanto da forno Un fornellino a gas Riempire la lattina con un piccolo / j quantitativo d'acqua / [ Legare il filo di ferro intomo alla lattina AAettere la lattina su una fonte di calore e portare l'acqua ad ebollizione o Ed ecco il risultato: la differenza di pressione schiaccia la lattina Quindi immergere nell'acqua fredda solo qualche millimetro del foro di apertura della lattina Ed ecco il risultato: la differenza di pressione schiaccia la lattina