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Costruzioni idrauliche: elemento acqua.
Elemento acqua.
Fondamentale importanza riveste nella trattazione l'analisi
dell'elemento acqua. Si tratta di un liquido incolore ed insapore, la cui
molecola è composta da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno; indispensabile per
molti processi chimici sia organici che minerale.
Per le
proprietà fisiche definiamo :
Peso specifico γ [ kg/m3]
è dato dal rapporto tra il peso di una
sostanza e quello di uguale volume di acqua distillata a 4°C
Densità g/γ= ρ [ kg s2 /m4]
cioè
massa dell’unità di volume = rapporto tra peso ed accelerazione di gravità
Viscosità η [kg s/m2]
Sforzo tangenziale tra due lastre piane parallele
di area unitaria poste a distanza unitaria equivalente alla velocità relativa
della lastra più veloce rispetto alla più lenta
Viscosità cinematica η/ρ= ν [m2/s]
Nell’Idraulica pratica è necessario considerare alcune
caratteristiche fisiche dell'acqua, ipotizzata dolce e priva di particelle
solide, tutte variabili con la temperatura.
Ciclo terrestre dell'acqua.
La sede naturale dell’acqua allo stato di vapore è l’atmosfera
mentre per lo stato liquido è la superficie ed il sottosuolo della Terra ; lo
stato solido (neve e ghiaccio) è presente anch’esso sulla superficie terrestre.
I passaggi di stato provocano scambi di acqua tra le varie condizioni secondo
due fasi:
• Ascendente (Terra -Atmosfera) si sviluppa
ininterrottamente nel cambiamento di stato dell’acqua naturale nel passaggio
dalla Terra all’Atmosfera per
Evaporazione : trasformazione dallo stato liquido in vapore .
Sublimazione : trasformazione dallo stato solido, neve e ghiaccio, in vapore
.
• Discendente (Atmosfera -Terra) si svolge
in maniera saltuaria sotto forma di:
Condensazione
Precipitazione.
Si realizza un ciclo naturale e perenne di
passaggio dell’acqua dall’atmosfera alla terra ed un suo ritorno all’atmosfera
secondo lo schema semplice riprodotto in figura.
Le percentuali danno un’indicazione di come i
processi di trasformazione siano fortemente localizzati sulle grandi superfici oceaniche mentre, sulle terre emerse, del
21% rappresentato dalle precipitazioni (pari a circa 119.000.000.000.000 m3 - 119.000 km3) solo il 7,8% , ruscellando
sul terreno , chiude il ciclo sversando a mare.
Lo schema evidenzia gli scambi diretti caratterizzati da
cambiamenti di stato reversibili tra atmosfera e ghiacciai, nevai, laghi, corsi
d’acqua, terreno e vegetazione; mostra inoltre la circolazione dell’acqua sulla
terra alimentata direttamente dalle precipitazioni, dalla fusione delle nevi e
dall’ablazione glaciale.
In Italia piove, mediamente, 300 miliardi di m3 corrispondente
ad un valore normale1 delle altezze di precipitazioni annue di circa 1000 mm
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Milano 1010 mm
Un valore normale è pari
al valore medio di un numero di osservazioni abbastanza elevato da soddisfare
alla condizione che questo non vari sensibilmente includendo o escludendo dal
conteggio un numero limitato di anni.
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