Mostra II scientifico

Vuoti a perdere

 

La mostra realizzata dalla classe 2aB Liceo Scientifico vuole spiegare con un breve percorso i principali fenomeni legati alla pressione atmosferica e alcune applicazioni concrete legate ad essa.

 

Vuoti a perdere?

 

Torricelli e Pascal

Verso la metà del XVII secolo Torricelli realizza il famoso esperimento del tubo riempito di “argento vivo”, cioè mercurio. Il tubo, rovesciato in una vaschetta anch’essa riempita di mercurio, vedeva scendere la colonna di mercurio fino a raggiungere sempre l’altezza di 76 cm.

 

Per la prima volta viene avanzata l’ipotesi del “peso dell’aria. E’ con Pascal che finalmente si può parlare di pressione dell’aria come causa dell’innalzamento del mercurio. Ed è forse il suo animo inquieto, sospeso “tra il tutto e il nulla”, che lo porta a indagare e infine affermare l’esistenza del vuoto, contro la teoria dell’horror vacui. Ma ciò che era contenuto nelle sfere di Magdeburgo o ciò che restava nella parte superiore del tubo di mercurio si può considerare vuoto?

 

Aristotele

Solo l’essere è, e il vuoto, essendo il nulla, semplicemente non può esistere.

“Quelli che affermano

che il vuoto esiste fanno

di esso un luogo. Ma in che

modo un corpo si troverà nel

luogo e nel vuoto? Se non vi

è un luogo, non vi sarà neppure

un vuoto”
(Aristotele, Fisica).

 

Ma c’è di più. Per Aristotele la causa del movimento dei corpi non è nel corpo stesso, ma nel mezzo. Un proiettile, una volta scagliato, proseguirebbe nel moto perché spinto dall’aria, che continuamente si precipita ad occupare il vuoto lasciato dal proiettile al suo passaggio. Ne segue che nel vuoto il moto sarebbe semplicemente impossibile!

 

 

Si fa strada l’idea dell’horror vacui, destinata a durare molti secoli, secondo la quale la natura avrebbe ripugnanza del vuoto.

 

Tubo a U

In un sistema di tubi comunicanti, le colonne riempite con due diversi liquidi immiscibili rimangono in uno stato di equilibrio raggiungendo altezze diverse.

 

 

 

Il torchio idraulico

La pressione applicata mediante il pistone piccolo si trasmette inalterata su tutto il liquido. Sul pistone grande può agire una forza molto elevata anche solo riducendo la superficie del pistone piccolo.

 

 

Principio di Archimede

“Gerone, re di Siracusa, decise di donare una corona d’oro agli dei. Una volta finita la corona, l’orefice consegnò al re una corona dal peso corrispondente all’oro ricevuto… Gerone, venuto a sapere che l’orefice aveva sottratto una parte dell’oro e l’aveva sostituita con l’argento, chiese ad Archimede di fornirgli la prova della truffa subita. Archimede mentre si calava nella vasca, notò che fuoriusciva una quantità d’acqua pari al volume del suo corpo…”

(Vitruvio, De Architectura)

 

 

Horror vacui?

Nel secolo XX è apparso chiaro che l’ottenimento del vuoto (inteso come assenza di ogni cosa, materia o energia), non era affatto semplice come la fisica classica pensava. Innanzitutto c’è un limite pratico: al momento, il massimo che si è potuto ottenere è una rarefazione delle molecole di gas in un certo volume, mai un’assenza completa di esse: i migliori “vuoti” ottenibili con le moderne pompe corrispondono a una pressione di 10-12 Pa. Nemmeno lo spazio intergalattico si può ritenere vuoto perfetto: si stima infatti una densità di 1 particella ogni cm3. Bassissima, soprattutto se confrontata col dato delle 25 miliardi di miliardi di particelle che abitano in media ogni cm3 dell’aria che respiriamo…

 

Ma esistono anche limiti teorici. Secondo la teoria del Big Bang, esiste una radiazione fossile (l’“eco” del Big Bang) che dovrebbe essere presente ovunque nell’Universo: tutte le rilevazioni sperimentali, comprese le più recenti missioni spaziali confermano in pieno questo dato. Infine la meccanica quantistica (in particolare il principio di indeterminazione di Heisenberg) stabilisce l’ineliminabile presenza, per qualsiasi stato, di una minima vibrazione di energia che renderebbe anche il vuoto… non vuoto!