La pressione relativa
La pressione relativa è la differenza tra la pressione di un sistema e la pressione atmosferica esterna. \[ p_r = p - p_{at} \] Dove:
- \( p \) è la pressione reale (o assoluta)
- \( p_{at} \) è la pressione atmosferica
- \( p_r \) è la pressione relativa (o manometrica)
In altre parole, la pressione relativa misura quanto una pressione supera (o è inferiore) rispetto all’atmosfera.
Perché si usa la pressione relativa?
Nella maggior parte delle applicazioni pratiche non interessa la pressione assoluta, ma la differenza di pressione rispetto all’ambiente.
È quella misurata nei dispositivi di uso quotidiano.
Ad esempio, un pneumatico sgonfio non ha pressione zero, ha una pressione interna uguale alla pressione atmosferica. E' la differenza tra interno ed esterno ad essere nulla. Quindi, il pneumatico risulta “sgonfio” perché non c’è differenza di pressione... anche se all’interno dell’aria c’è pressione.
Quindi, è importante distinguere tra:
- Pressione assoluta
E' la pressione misurata rispetto al vuoto assoluto. \[ p = p_r + p_{at} \] - Pressione relativa
E' la pressione misurata rispetto alla pressione atmosferica. Si ottiene sottraendo la pressione atmosferica dalla pressione assoluta. \[ p_r = p - p_{at} \] La pressione relativa è la pressione effettiva che produce effetti meccanici. Se non c’è differenza di pressione, non c’è forza netta. Ad esempio, nel pneumatico determina la rigidità della gomma. In un impianto idraulico determina la forza esercitata sui tubi.
Ad esempio, il manometro degli pneumatici misura la pressione relativa, non quella assoluta. Questo accade perché ciò che conta è la forza con cui l’aria interna spinge contro l’esterno. Se la pressione interna fosse uguale a quella atmosferica, non ci sarebbe alcuna spinta netta.
Va detto che la pressione relativa può essere anche negativa, questo si verifica quando la pressione interna è minore della pressione atmosferica.
\[ p_r < 0 \]
In questo caso, nel contenitore in cui si crea una parziale depressione.
Ad esempio, sapendo che la pressione atmosferica è 101 kPa, se la pressione interna del contenitore è 90 kP, allora la pressione relativa è -11 kPa. \[ p_r = 90 - 101 = -11 \text{ kPa} \] Il segno negativo indica che la pressione interna è inferiore a quella esterna.
Un esempio pratico
Considero un pneumatico, misuro la pressione interna con un manometro che mi restituisce 200 kPa.
Ora questa misura non è la reale pressione assoluto del pneumatico, bensì la pressione relativa rispetto alla pressione atmosferica.
\[ p_r = p - p_{at} \]
\[ 200 \ kPa = p - p_{at} \]
Sapendo che la pressione atmosferica vale circa \( p_{at} = 101 \text{ kPa} \)
\[ 200 \ kPa = p - 101 \ kPa \]
Per ottenere la pressione reale all’interno dello pneumatico devo sommare la pressione relativa e la pressione atmosferica \( p = p_r + p_{at} \)
\[ p = 200 \text{ kPa} + 101 \text{ kPa} \]
\[ p = 301 \text{ kPa} \]
Pertanto, il pneumatico contiene aria a 301 kPa di pressione assoluta, ma il manometro segna 241 kPa perché misura solo la differenza rispetto all’atmosfera.
E così via.
