Tubo di Crookes con mulinello

Scheda rielaborata dal dott. Fabio Panfili.

Tubo di Crookes con mulinello, foto da Lab2go

Numero di Inventario	7
Nome dello strumento	Tubo di Crookes

Dati scientifici

Epoca	Fine Ottocento
Costruttore	-
Dimensioni (in mm.)	Lunghezza: 280 altezza: 130 profondità: 70
Materiali	Vetro, metalli vari tra cui alluminio
Descrizione	Il tubo cilindrico di vetro, in cui è stato fatto un buon vuoto, è posto orizzontalmente su di una basetta di legno. Il tubo ha agli estremi due sporgenze perpendicolari. Ognuna di esse all'estremo porta un contatto che comunica all'interno con una asticella metallica che diventa ricurva e termina con un dischetto. Fissate longitudinalmente nel tubo vi sono due coppie di tubicini di vetro che fungono da guide per un mulinello con sei palette di alluminio. Gli elettrodi vengono collegati ad una generatore ad alta differenza di potenziale. Il fascio di raggi catodici (elettroni) che parte dal catodo urta le palette del mulinello che, mettendosi a ruotare, si muove lungo il tubo. Invertendo la polarità degli elettrodi si inverte anche il senso di rotazione del mulinello.
Funzionamento	Il tubo a vuoto con mulinello serve per mostrare che i raggi catodici (elettroni veloci) possono produrre la rotazione meccanica di un leggero mulinello posto lungo il loro cammino. Per un corretto funzionamento il binario deve essere orizzontale; per agevolare questa esigenza si possono mettere dei piccoli spessori di carta sotto il supporto di legno. Il tubo viene normalmente alimentato col rocchetto di Ruhmkorff collegato ai due contatti esterni; quando il mulinello è arrivato a fine corsa, basta invertire i cavetti dell’alimentazione e il mulinello percorre la rotaia di vetro in senso inverso. In letteratura si trovano due diverse interpretazioni del meccanismo che provoca la rotazione. La gran parte degli autori del primo novecento parla di azione meccanica o di effetti meccanici degli elettroni che urtano il lato esposto delle palette. Autori di lavori a carattere divulgativo più recenti, ripetono gli stessi vaghi concetti. Qualcuno dopo alcuni calcoli si chiede se gli urti degli elettroni sono sufficienti a far girare il mulinello. S.Tolansky, invece, negli anni sessanta descrive un processo molto simile a ciò che avviene nel radiometro di Crookes, nel quale un mulinello, in un'ampolla di vetro vuota, gira se colpito dalla luce. È facile mostrare che i raggi catodici riscaldano i corpi per urto. Secondo Tolansky dunque, il lato della paletta, colpito dagli elettroni, diviene più caldo dell’altro e le molecole del gas residuo, che vengono a contatto con questo lato, acquistano una maggiore energia cinetica di quelle sull’altro lato. Ne consegue che la maggiore quantità di moto delle molecole che rimbalzano via, provoca una più forte reazione sul lato caldo che non sul lato freddo, mettendo in rotazione il mulinello. Crookes mise una ruota a palette nel percorso dei raggi catodici e scoprì che ruotava quando i raggi colpivano le palette. La ruota si allontanava dal catodo del tubo, suggerendo che la quantità di moto dei raggi catodici che colpivano le palette stesse causava la rotazione. Crookes concluse all'epoca che questo mostrava che i raggi catodici erano probabilmente particelle di materia. Tuttavia, in seguito si è concluso che la ruota a palette non girava a causa della quantità di moto delle particelle (o elettroni) che colpivano le palette, ma a causa dell'effetto radiometrico. A scoprire la reale natura di questi raggi fu Joseph J. Thomson nel 1897 arrivando alla conclusione la causa della rotazione era il moto degli elettroni emessi dal catodo e accelerati dal campo elettrico tra anodo e catodo.
Bibliografia	Catalogo Officine Galileo. S. Tolansky, Introduzione alla fisica atomica, P. Boringhieri Torino 1966. L. Graetz, L’elettricità e le sue applicazioni, F. Vallardi Milano 1907. L. Segalin, Fisica sperimentale, vol. II G. B. Paravia Torino 1933. A. Ròiti, Elementi di fisica, vol. II Le Monnier Firenze 1908. Scheda di istruzioni N° 496 della Paravia.
Eventuale iscrizione	-
Inventore	William Crookes nel 1874

Dati storici

Data di entrata	Circa 1960
Inventario	Mod. 94 C.G. (31/12/1970)
Vecchi numeri di inventario	397
Donato - comperato - provenienza	Acquistato

Dati relativi al restauro

Stato di conservazione	Buono
Descrizione interventi effettuati	-
Osservazioni - Utilizzazione per la didattica	-

Dati relativi alla conservazione

Armadio	O
Ripiano	1
Scheda tecnica del produttore	-
Collocazione	Aula Valerio Mengarini

Sitografia

Link	Descrizione
https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/tubo_con233/	Museo MITI
http://www.liceoariosto.it/strumentaria/catalogo/s/122/Tubo-di-Crookes-con-mulinello	Link museale