La pressione dei pneumatici cambia con la temperatura anche quando dalla gomma non esce nemmeno una molecola d’aria. Sembra strano, ma è proprio così. Una lettura più bassa dopo una notte fredda e una più alta al rientro da un lungo viaggio raccontano semplicemente due momenti diversi dello stesso pneumatico, non per forza una foratura o un gonfiaggio esagerato. Per capire cosa succede davvero serve distinguere quattro cose: pressione relativa, pressione assoluta, temperatura del gas e variazioni del volume interno. Questo è il nocciolo della questione, e vale la pena spiegarlo con ordine.
Il manometro che tutti usiamo al distributore non legge la pressione “vera” del gas. Indica una differenza rispetto all’ambiente, quella che possiamo chiamare pg. L’equazione che descrive il comportamento del gas, invece, lavora con la pressione assoluta, cioè quella misurata rispetto al vuoto. Le due sono legate da una formula semplice: pabs è uguale a pg più la pressione esterna. Se assumiamo una pressione esterna di 1,00 bar, una lettura di 2,30 bar al manometro corrisponde a 3,30 bar assoluti. E attenzione, perché è un dettaglio che fa la differenza: applicare una proporzione termica direttamente ai 2,30 bar porta a un risultato sbagliato. È il gas a 3,30 bar che cambia stato.
Il modello del gas ideale e qualche numero concreto
Nel modello di gas ideale vale la relazione pabs per V uguale a n per R per T, dove V è il volume della cavità, n la quantità di gas, R la costante universale e T la temperatura assoluta espressa in kelvin. La conversione corretta è la temperatura in gradi Celsius più 273,15: a 20 gradi corrispondono quindi 293,15 kelvin. Confrontando due stati dello stesso gas, senza perdite e con volume fermo, si capisce subito quali fenomeni possono spostare la lettura: riscaldamento, raffreddamento, deformazione della cavità, perdita o aggiunta di gas, oppure una variazione della pressione esterna.
Passiamo ai numeri, che rendono tutto più chiaro. Partendo da 2,30 bar relativi a 20 gradi, con pressione esterna costante e nessuna perdita, a meno 10 gradi la pressione scende a circa 1,96 bar, a 0 gradi sta sui 2,07 bar, a 40 gradi sale a 2,53 bar e a 60 gradi arriva a 2,75 bar. La sensibilità in questo esempio è di circa 0,0113 bar per kelvin, il che significa che ogni 10 gradi la pressione si muove di circa un decimo di bar. È un ordine di grandezza plausibile, non una regola universale valida sempre e comunque. Cambiando la pressione di partenza o la temperatura di riferimento, cambia anche il coefficiente.
Perché sgonfiare una gomma calda è un errore
Ecco un punto che in pochi considerano. Portiamo il gas dell’esempio a 60 gradi: il modello restituisce 2,75 bar. Se a quel punto scarichiamo aria fino a tornare a leggere 2,30 bar, non stiamo annullando solo l’effetto del calore. Stiamo togliendo gas vero e proprio dalla ruota. Risultato? Quando la gomma torna a 20 gradi, la lettura scende a circa 1,90 bar. Una differenza di quasi 0,40 bar rispetto ai 2,30 iniziali, e non per una perdita misteriosa durante il raffreddamento, ma proprio per il gas rimosso a caldo. Ecco perché la pressione va controllata sempre a gomme fredde.
C’è poi da ricordare che uno pneumatico non è un recipiente rigido. Durante la marcia riceve e cede energia continuamente, tra deformazione della struttura, contatto con l’asfalto e scambio di calore con cerchio e aria. Gas e parti della ruota possono trovarsi a temperature diverse e raggiungere l’equilibrio in tempi diversi. Una misura veloce sul battistrada, quindi, non è automaticamente la temperatura da inserire nell’equazione. E anche il volume conta: ipotizzando un aumento della cavità del 2% tra 20 e 60 gradi, la pressione finale calcolata scende da 2,75 a circa 2,68 bar.
Resta una domanda che torna spesso: l’azoto elimina l’effetto della temperatura? La risposta è no. Nel modello ideale anche l’azoto obbedisce alla stessa relazione pV uguale a nRT. A volume e quantità costanti, il rapporto tra le pressioni dipende dal rapporto tra le temperature, non dal nome del gas. Sostituire l’aria con azoto non rende la pressione insens
Fonte
Immagine: gommeblog.it