Come calcolare il peso dell'aria contenuta in un locale

Di Redazione Studenti.

Quanto pesa l'aria contenuta in una stanza? La guida passo dopo passo su come calcolare il peso dell'aria contenuta in un locale

Introduzione

Come calcolare il peso dell'aria contenuta in un locale
Come calcolare il peso dell'aria contenuta in un locale — Fonte: getty-images

Il calcolo del peso di un dato volume d’aria è uno dei problemi di fisica più noti ed usati come esercizio nelle scuole medie e nei licei.

Vi siete mai chiesti come può essere pesata l'aria se si tratta di un gas? A prima vista sembra che le molecole di gas "galleggino" all'interno di uno spazio, da cui sfuggirebbero se non fosse chiuso.

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In generale, si stima che l'aria secca (senza umidità) ad una temperatura di 20°C pesa 1.205 kg per metro cubo.

Ovviamente, stiamo parlando di una sostanza composta da gas come azoto, ossigeno o anidride carbonica in proporzioni diverse, in cui influenzano anche vari fattori, come la sua composizione chimica, la sua temperatura e la pressione atmosferica.

Per risolvere un esercizio di questo tipo bisogna avere bene a mente alcuni concetti fondamentali di fisica, quali: densità, peso specifico, pressione e temperatura.

Vediamo, quindi, come calcolare il peso dell'aria contenuta in un locale.

Calcolo del volume

Il volume è lo spazio misurato da un determinato oggetto e l’unità di misura più usata è il metro cubo.

Per calcolare il volume di una stanza, che supponiamo di forma semplice, è necessario avere le tre dimensioni: larghezza, lunghezza ed altezza.

Il volume si ottiene moltiplicando le relative misure. Volume = L1 * L2 * L3.

Per calcolare il peso dell’aria basta moltiplicare il volume per la densità, ma occorre fare molta attenzione alle unità di misura utilizzate, infatti abbiamo la densità come grammi su litri, mentre il volume è in metri cubi. Occorre quindi convertire i metri cubi della stanza in litri.

Calcolo della densità

Riprendiamo ora il concetto di densità. Sostanzialmente essa indica quanta materia abbiamo nell’unità di volume, si rappresenta con la lettera greca ρ. Matematicamente, si calcola come massa diviso volume.

Teniamo presente che la temperatura e la pressione influenzano notevolmente la densità dei fluidi, ma in un esercizio semplice si considerano le condizioni standard, cioè temperatura pari a 20°C e pressione pari ad un’atmosfera.

In queste condizioni il peso specifico dell’aria è pari a 1,29 g/L, ciò significa che un litro di aria pesa 1,29 grammi.

Calcolo del peso dell'aria: esempio

Abbiamo ora tutti i dati necessari per il calcolo del peso dell'aria, ma applichiamoli ad un problema concreto. Immaginiamo di avere una stanza alta 3 metri, lunga 4,5 e larga 2,5.

Il volume sarà: 3 m × 4,5 m × 2,5 m = 33,75 mᶾ

Sapendo che in un metro cubo ci sono 1000 decimetri cubi, il volume della stanza è pari a 33750 dmᶾ.

Possiamo poi approssimare un decimetro cubo ad un litro e quindi possiamo effettuare la moltiplicazione: 1,29 g/L × 33750 L = 43537,5 g = 43,5375 kg.

In altre parole, anche se il gas non è sempre in contatto con il fondo del contenitore o della stanza, i piccoli impatti che si verificano gli danno un impulso pari al suo peso.

Calcolo dello spazio vuoto

Ovviamente, in un calcolo di questo tipo stiamo considerando la stanza vuota, altrimenti al volume totale andrebbero sottratti tutti i volumi che occupano spazio.

Avremmo anche potuto convertire la densità da grammi su litro a grammi su metro cubo, e fare il calcolo con il volume della stanza espresso in metri cubi.

Lasciamo a voi il ricalcolo in questo modo come esercizio da fare. Il consiglio finale è quello di stare sempre molto attenti alle unità di misura, che vanno sempre scritte a fianco dei numeri per evitare errori grossolani.

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