Sapere Scienza

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L'aria ha un non trascurabile peso, basti pensare che quella contenuta in una sala di 40x20x8=6.400 m3 pesa oltre 8 tonnellate! Il primo che ne misurò il peso con una discreta approssimazione fu Galileo, che si ispirò a un'antica misura di Aristotele. Una bottiglia da litro ne contiene 1,293 grammi, che oggi si possono misurare pesando la bottiglia – con tappo a tenuta – prima piena d'aria a pressione atmosferica e poi evacuata con una pompa da vuoto. Giacché quasi nessuno ha in casa un tale aggeggio, per pesare l'aria conviene seguire la geniale procedura di Galileo.

 

Dialogando con i soliti amici Sagredo e Simplicio, il veneziano Salviati – alter ego di Galileo – spiega: «... puossi fare con un vaso... nel quale non voglio che mettiamo altra aria oltre a quella che naturalmente vi si ritrova, ma voglio che vi cacciamo dell'acqua senza lasciare uscir punto di aria, la quale, dovendo cedere alla sopravvenente acqua, è forza che si comprima. Spintavi dunque più acqua che sia possibile, che pure senza molta violenza vi se ne potrà mettere i tre quarti della tenuta del fiasco, mettasi su la bilancia, e diligentissimamente si pesi; il che fatto, tenendo il vaso col collo in su, si apra l'animella (= valvola), dando l'uscita all'aria, della quale ne scapperà fuora giustamente quanta è l'acqua contenuta nel fiasco. Uscita che sia l'aria, si torni a metter il vaso in bilancia, il quale per la partita dell'aria si troverà alleggerito; e detratto dal contrappeso il peso superfluo, da esso aremo la gravità (= peso) di tant'aria quanta è l'acqua del fiasco».

 

Prendiamo una fiaschetta d'alluminio di volume interno di 1 litro, chiusa da un tappo di gomma a tenuta, forabile con un ago di siringa. Il tappo va assicurato con fil di ferro come nelle bottiglie di spumante. Muniamoci di una grossa siringa, e con essa iniettiamo nel recipiente dell'acqua, ripetendo l'operazione quanto serve per riempire tre quarti del recipiente. L'aria originale si trova ora confinata in un volume pari a 1/4 di litro, con pressione quadruplicata.

 

Facciamo adesso la nostra prima misura con una bilancina a piattelli: il peso misurato sarà, oltre a quello di fiaschetta, tappo e ferro, quello di 3/4 di litro d'acqua più 1 di litro d'aria, forzata però a stare in 1/4 di litro. Ora infiliamo nel tappo l'ago senza siringa, in modo da far sfogare l'aria e consentirle di riportarsi al valore atmosferico. La bilancia si squilibra, come mostrato nella prima figura, perché ora si pesa, oltre la zavorra, 3/4 di litro d'acqua più 1/4 di litro d'aria. La differenza tra le due misure corrisponde perciò al peso di 3/4 di litro d'aria: facile da misurare, perché è eguale a quella del peso da togliere per riportare la bilancia in equilibrio. Si trova che la differenza nelle pesate è di 0,970 grammi, un po' meno di due aspirine, che porta a un peso specifico dell'aria di 0,970/750=0,001293 g/cm3 (773 volte meno dell'acqua).

 

Bilancia a piattelli

 

Bilancia a piattelli

 

Bilancia con lamette

 

 Bilancia di fortuna

 

Rimane il problema di come costruirsi una bilancia sufficientemente sensibile. L'elemento cruciale è il fulcro, il quale deve offrire il minimo possibile attrito. Vi sono vari modi per realizzarlo. Si possono usare tre mezze lamette, quelle con cui si tagliano i fogli di cartoncino. Come mostrato nella seconda figura, le due inferiori si conficcano in una base di legno, la terza in un'asta di legno, che fa da bilanciere. Corredato il bilanciere di due piattelli, sul primo si dispone il recipiente da pesare – prima pesata, ossia con l'aria compressa – sul secondo il contrappeso necessario per l'equilibrio (in luogo di pesi, conviene usare sabbia molto fina).

 

Si fa sfogare l'aria e si cerca la nuova condizione di equilibrio togliendo pian piano un po' di sabbia (da conservare bene!). Se non si possiede in casa una microbilancia di precisione, ci si reca dal più vicino farmacista o orefice e gli si chiede per favore di pesare la nostra sabbia – ricordiamo, quasi un grammo.

 

Credits immagine: foto di Janine Bolon da Pixabay

Andrea Frova

Andrea Frova, nato a Venezia, già Ordinario di Fisica Generale alla Sapienza, ha fatto ricerca nel campo della luce e delle proprietà ottiche dei semiconduttori. È autore di molte pubblicazioni scientifiche nelle maggiori riviste internazionali. Ha anche scritto testi di divulgazione, saggi musicologici e libri di narrativa. Ha vinto il "Premio Galileo per la divulgazione scientifica" nel 2008 con Se l'uomo avesse le ali (Rizzoli-BUR), e il "Premio Città di Como" con il saggio storico-scientifico Newton & Co. - Geni bastardi (Carocci 2015). Il suo ultimo libro è Luce, una storia da Pitagora a oggi (Carocci 2017).

copertina   settembre-ottobre 2019

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