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Termometro analogico

Il primo termometro fu realizzato da Galileo Galilei nel 1607, seguì quello costruito da Daniel Gabriel Fahrenheit nel 1709 ad alcool a cui seguì quello a mercurio nel 1714. Nel 1732 anche René-Antoine Ferchault de Réaumur inventò un termometro, oggi in disuso. Nel 1742 Anders Celsius propose l’introduzione della scala centigrada attualmente in uso.

Il termometro è uno strumento che contiene o è costituito di materiale termosensibile, usato per misurare la temperatura di un corpo o di un ambiente, attraverso le modificazioni che la variazione di calore produce su di esso. I termometri esistenti sono di differenti tipologie: meccanico ed elettrico. Il più familiare termometro di tipo meccanico è quello a liquido entro vetro, mentre un importante tipo elettrico è il termometro a resistenza. Per coprire l'intero campo delle temperature, dallo zero assoluto fino a migliaia di gradi, il termometro deve essere affiancato da altri strumenti termometrici, come il bolometro, il pirometro, la termocoppia e la termopila, nonché da altri tipi meno usuali.

I termometri basano il loro funzionamento fisico sull’uso di una qualche grandezza fisica che varia con la temperatura che tipicamente può essere: 1) La dilatazione termica di una sostanza liquida, gassosa o solida; 2)La resistenza elettrica di un materiale 3)Altre grandezze fisiche.

Si distinguono diversi tipi di termometri analogici:

Termometro a liquido

Il termometro a liquido è un termometro che sfrutta il fenomeno fisico della dilatazione termica di un liquido al variare della temperatura, per indicare la temperatura su una data scala termometrica.

In particolare, vale la legge lineare: $$ V = V_0 α T $$ dove V 0 è il volume del liquido alla temperatura di riferimento (per esempio 0 °C) e α è il coefficiente di dilatazione termica.

Modalità d'uso: All'aumentare della temperatura, a causa della maggior dilatazione del liquido rispetto a quella del vetro, il liquido sale nel capillare. La differenza tra il livello iniziale e quello finale è proporzionale alla differenza di temperatura che ha provocato la dilatazione. Ciascun termometro deve essere tarato in modo che, per una certa dilatazione, si legga sempre sulla scala la stessa temperatura e che due termometri diversi nelle stesse condizioni segnino la stessa temperatura. A questo scopo si scelgono dei fenomeni fisici che, fissate certe condizioni, avvengono sempre alla stessa temperatura. Tali sono i cambiamenti di stato, ad esempio la fusione del ghiaccio e l'ebollizione dell'acqua alla pressione di una atmosfera.

Materia e tecnica: alcool; vetro; legno

Termometro a mercurio

E' un termometro composto da un tubo di vetro chiuso contenente mercurio. La variazione di temperatura provoca una variazione di volume del mercurio, che viene visualizzata su una scala graduata posta sul tubo di vetro.

Termometro a gas

Il termometro a gas è composto da un cilindro graduato (tubo capillare) contenente aria, chiuso con un cilindretto di mercurio e con un filtro, che fa sì che il mercurio non fuoriesca; al di sopra del filtro c’è un volume contenente sali igroscopici (viola). Sopra c’è un altro tappo, che va tolto. I sali (silica gel) ogni tanto vanno rigenerati, riscaldandoli. Ci si accorge della perdita della loro efficacia quando hanno perso il colore, e, ovviamente, della loro rigenerazione quando hanno ripreso il colore viola. Questo tubo capillare graduato, tappato dal cilindretto di mercurio, è ciò che chiamiamo “termometro a gas”. Esso è inserito, insieme ad un normale termometro a mercurio, in un “tubo da test”, cioè in un cilindro di vetro resistente agli sbalzi termici. Il funzionamento dello strumento avviene in funzione delle trasformazioni isobare, all'interno delle quali la pressione è costante e il volume è sottoposto a variazione.

Termometro galileiano

Il termometro galileiano, che si suppone essere stato ideato da Galileo Galilei, consiste in una serie di boccette, contenenti liquidi di diversa massa, galleggianti in un cilindro di vetro riempito d'alcool. Grazie alla variazione di densità del liquido indotta dall'incremento o dalla diminuzione di calore ambientale, le boccette salgono o scendono all'interno del cilindro per merito del principio di Archimede, in questo modo è possibile misurare la temperatura del liquido (e dunque quella esterna).

Infine, tra le applicazioni curiose si cita il cosiddetto:

Termometro dell'amore

Lo strumento è stato ideato per scopi dimostrativi. Infatti si nota come riscaldando una delle ampolle del termometro e quindi il liquido in essa contenuto lo si porta in ebollizione. All’interno del contenitore si trova dell’alcool colorato che ha una temperatura di ebollizione molto vicina alla temperatura corporea media di un essere umano. Se si scalda l’ampolla inferiore con le mani, si potrà notare un improvviso innalzamento del livello del fluido, più rapido di quello che avviene in altri termometri (per es. quello medico). Infatti non assistiamo solo ad una semplice dilatazione del fluido dovuta al riscaldamento. Ciò che osserviamo accade perché sulla superficie del liquido si trova il suo vapore saturo che è in equilibrio termodinamico con esso. Quando si riscalda con le mani l’ampolla inferiore, l’equilibrio viene alterato. La pressione del vapore aumenta, diventa più alta di quella dell’ampolla superiore (non riscaldata) spingendo in alto il liquido. Più è alta la temperatura delle mani più rapidamente l’alcool sale, per questo si collega il suo uso ad una misura del “temperamento amoroso” di chi lo maneggia.

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Misura del calore specifico Descrizione della misurazione del calore specifico di una sostanza
Ebollizione dell'acqua Termometro a immersione
Misura della temperatura Termometro a immersione
Calorimetria Termometro digitale
Stima dello zero assoluto Esperienza tesa a fornire una stima dello zero assoluto

Sitografia

Link Descrizione
Definizione Descrizione termometro
Termometro digitale Pagina Wiki sul termometro digitale
Termometro Pagina Wikipedia
Cenni storici Pagina Enciclopedia Treccani
Funzionamento del termometro e dilatazione termica La Temperatura e la Dilatazione Termica
Termometro ad alcool Descrizione termometro ad alcool
Termometro a liquido Descrizione termometro a liquido
Termometro Galileiano Descrizione termometro Galileiano
Termoscopio Termoscopio
Termometro a gas Descrizione termometro a gas


fisica/strumenti/termometro_analogico.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)