La legge di Boyle e Mariotte

Servizio a cura di: Mario Colabella

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L'immersione si presentava impegnativa ma era stata programmata nei minimi dettagli; l'autonomia dei monobombola da 15 litri, secondo i calcoli, sarebbe stata appena sufficiente e non avevano esitato a preferire i bibombola da 10+10 litri che, con i 4.000 litri d'aria, avrebbero garantito un tranquillizzante margine di sicurezza.
Si tuffarono uno dietro l'altro e sprofondarono nel blu, lasciandosi dietro un festoso movimento di bolle …

L'inizio di un'immersione è sempre emotivamente intensa … poter abbandonare la superficie respirando l'aria immagazzinata nei cilindrici involucri posti dietro le nostre spalle, provoca sempre inebrianti sensazioni …ma soffermiamoci ad esaminare quest'aria immagazzinata nelle bombole.

Figura 1

Immaginiamo un robusto contenitore, apparentemente vuoto perché in esso comunque ci sarà aria, la stessa aria che respiriamo, naturalmente a pressione atmosferica e con un volume (a) pari alla capacità del contenitore (fig. 1).

Colleghiamo il beccuccio del contenitore ad un compressore per immettere altra aria, cosa possibile grazie alla comprimibilità dei gas (argomento Fluidi).

Ipotizziamo di immettere nel contenitore una quantità d'aria pari a quella preesistente, lo spazio disponibile nel recipiente dovrà essere diviso necessariamente tra le due dosi d'aeriforme e se raddoppiamo ancora la quantità d'aria, nell'involucro ci saranno 4 parti d'aria (a, b, c, d) che occuperanno insieme lo stesso spazio precedentemente occupato dalla quantità iniziale (fig. 1).

E' intuitivo che alla riduzione di volume di ogni singola dose d'aria, corrisponderà un aumento della relativa pressione che varierà così in modo inverso.

Possiamo quindi enunciare la Legge di Boyle e Mariotte che cita:

A temperatura costante, il volume di una certa quantità di gas è inversamente proporzionale alla sua pressione

Torniamo alla nostra bombola! Per quanto detto, caricarla alla pressione di 200 atm significa immettere in essa una quantità d'aria 200 volte maggiore della capacità del contenitore. Pertanto, se abbiamo una bombola da 15 litri carica a 200 atm, in essa ci saranno:

15 X 200  =  3.000 litri d'aria

 a disposizione che rappresenteranno la nostra scorta vitale in immersione.

Fig. 2

Facciamo un altro esempio: prendiamo una palla da spiaggia (di quelle viniliche con cui giocano i bambini), mettiamola in un retino insieme a dei sassi, in modo da annullare la sua spinta positiva (Principio di Archimede) e portiamola in immersione. Man mano che scendiamo la pressione esterna costringe la palla ad una riduzione di volume a cui corrisponde un aumento della pressione interna (fig.2).

E' chiaro che, risalendo in superficie, la palla riprenderà il suo iniziale volume e la pressione interna ritornerà ai valori esistenti precedentemente all'immersione.

 

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Mario Colabella

DIDATTICA

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