Altezza colonna d'acqua vs pressione

[sonusfaber]

Ciao a tutti,

dato un tubo verticale aperto ambo i lati, se spingo acqua dentro dalla base, l'acqua raggiugerà un livello in metri pari a circa 10 metri ogni bar di pressione.

Se però l'estremità superiore del tubo è chiusa, il tubo è vuoto da acqua, solo aria a pressione atmosferica, come si misura l'altezza dell'acqua al variare della pressione di quest'ultima?

[IsidoroKZ]

Se il tubo tappato e` inizialmente pieno d'aria a pressione atmosferica e fai salire la colonna d'acqua fino all'altezza e il tubo e` lungo (lunghezze in metri), la pressione normalizzata in atmosfere vale (la formula da` il risultato in pressione normalizzata, quindi in volte rispetto a una atmosfera).

Per trovare l'altezza della colonna in funzione della pressione, si deve invertire la relazione, viene una equazione di secondo grado



Il tutto, se non ho sbagliato i conti, trascurando la pressione del vapore d'acqua, considerando l'aria un gas perfetto e assumendo isoterma l'aria sopra la colonna d'acqua.

[stefanopc]

Poi l'aria lentamente si scioglie nell'acqua e la colonna sale ulteriormente.
È un caso reale o teorico?
Ciao

[sonusfaber]

ottimo grazie

Poi l'aria lentamente si scioglie nell'acqua e la colonna sale ulteriormente.
È un caso reale o teorico?
Ciao

Il caso è: impianto di riscaldamento completamente VUOTO.
Carico acqua da sotto dal locale caldaia alla pressione P, il tutto SENZA che vengano aperte le valvole di sfiato dei termosifoni dell'ultimo piano (non ci sono valvole nel solaio, ma solo quelle dei proprietari dell'ultimo piano che NON ci sono)
Che livello raggiunge l'acqua?

Io ci avevo provato per altra via: il prodotto PxV è costante. Se raddoppio la pressione, dimezzo il volume ovvero dimezzo l'altezza della colonna etc etc...
Sbagliato?

[MarcoD]

Mi pare corretto. Direi:
Pressione iniziale (atmosferica) 1 bar,
pressione acqua alimentazione 3 bar
il volume aria si riduce a 1/3, quindi la colonna d'acqua raggiunge i 2/3 dell'altezza nominale.
Però 3 bar sono 30 metri di acqua (edifico di 9 piani?)
La pressione dell'acqua diminuisce salendo per la pressione idrostatica della colonna d'acqua.
Quanto è alto l'edificio?
Sarà giusto ?

[stefanopc]

Gli impianti solari termici come il mio non hanno valvola di sfiato nel punto più alto.
L'impianto viene disareato con una pompa (con adeguata prevalenza) collegata ad una tanica di ritorno e riempimento.
In un impianto a termosifoni con tutte le valvole aperte basterebbe mandare acqua dall'acquedotto solo nel ritorno aprendo la mandata e tutti i termosifoni (la maggior parte) si "dovrebbero" riempire.
Per fare ciò occorre o smontare la pompa o agire se presenti sulle valvole relative.
Naturalmente è un ripiego e poi comunque i termosifoni andranno spurgati singolarmente.
Ciao

[sonusfaber]

Sarà giusto ?

Allora se usi il PxV costante il risultato che ottieni assomiglia molto alla formula di

tuttavia ho paura che sia troppo "semplice"

Non so l'altezza dell'edificio... il discorso era puramente teorico.
Anche perché poi... il discorso vale a impianto ferrmo: nel momento in cui si avviano le pompe di circolazione, la pressione della mandata sale e quella del ritorno diminuisce rispetto all'impianto fermo.
Sul display delle pompe c'è il valore di altezza in metri da impostare affinchè lavori bene

per esempio se guardo da me, a impianto fermo la pressione è 2 atm, quando girano le pompe sale a 3 circa

[sonusfaber]

Ho fatto e capito, spero: allora la prima formula idicata da isidoro è fatta da due addendi:
il secondo addendo si riferisce alla pressione che deriva dalla Legge di Boyle ovvero PxV costanti, che è il calcolo che facevo io.
Il primo addenso tiene conto della pressione indotta dalla colonna d'acqua
... se non ho capito male

[IsidoroKZ]

Il caso è: impianto di riscaldamento completamente VUOTO.

In questo caso il conto fatto non funziona perche' la sezione della colonna non e` costante. Se hai un tubo e in cima un serbatoio (vuoto), a pari pressione l'acqua sale di piu` rispetto al tubo da solo.

Il conto l'ho fatto come hai poi detto: la pressione e` data dall'altezza piezometrica piu` la pressione del gas considerando PV costante (e alla stessa temperatura).

stefanopc Non so nulla della solubilita` di azoto e ossigeno in acqua, non ci avevo nemmeno pensato.

[PietroBaima]

Per quanto riguarda la solubilità dell’aria nell’acqua sotto pressione e l’effetto conseguente della riduzione del volume dell’aria intrappolata nel tubo, ecco come valutarne l’importanza:

I fattori chiave sono 3:

1. Legge di Henry: La quantità di gas che si dissolve in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas sopra il liquido. All’aumentare della pressione, più aria si dissolverà nell’acqua fino a raggiungere l’equilibrio.
2. Tasso di trasferimento del gas: Dipende dalla superficie di contatto tra aria e acqua, e dalla velocità con cui il gas può diffondersi nel liquido e dalla quantità di sali disciolti (o altro, zuccheri per esempio, ma tipicamente sono solo sali)
3. Tempo: Il fenomeno non è immediato. Può richiedere minuti o anche ore per raggiungere l’equilibrio, a seconda delle condizioni.

Tuttavia, se il volume d’aria intrappolata è piccolo rispetto al volume d’acqua, l’effetto sarà trascurabile, poiché l’aria disciolta nell’acqua ridurrà il volume solo di una frazione corrispondente alla solubilità (circa 18 ml/l di acqua a 1 bar e 25°C, che cresce con la pressione).
Però se il volume d’aria è significativo, la pressione potrebbe spingere una quantità maggiore di gas a dissolversi, ma il fenomeno rimane generalmente lento per condizioni normali.

In condizioni tipiche (pressioni e tempi moderati), il fenomeno è trascurabile. Tuttavia, in applicazioni ad alta pressione o dove il volume d’aria è un parametro critico, potrebbe diventare rilevante.

Ho risposto?