Taratura di un modello di termometro

Materie:Appunti
Categoria:Fisica

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Testo

termologìa s.f. Parte della fisica che studia i fenomeni termici, cioè i fenomeni in cui intervengono in modo determinante la temperatura e il calore. (Si divide in tre branche fondamentali: la calorimetria e la termometria, che riguardano i metodi per definire e misurare rispettivamente le quantità di calore e le temperature, e la termodinamica, che utilizza i metodi sviluppati negli altri due rami per studiare i fenomeni in cui avvengono trasformazioni di calore in lavoro e viceversa e che elabora le basi concettuali su cui si fonda tutta la termologia.)
Temperatura Grandezza fisica che esprime lo stato termico di un sistema e che descrive la sua attitudine a scambiare calore con l'ambiente o con altri corpi. Quando due sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a temperatura maggiore a quello a temperatura minore fino al raggiungimento dell'equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa temperatura.
Il concetto di temperatura è associato all'idea di fornire una misura relativa di quanto i corpi risultino freddi o caldi al tatto. I termini temperatura e calore sono quindi correlati ma si riferiscono a concetti diversi: la temperatura è una proprietà di un corpo, il calore è una forma di energia che fluisce da un corpo a un altro per colmare una differenza di temperatura.
Per ottenere misure di temperatura si sfruttano generalmente metodi indiretti basati sugli effetti di processi di riscaldamento o raffreddamento; il metodo più usato consiste nella misurazione della dilatazione termica subita dai corpi. Il convenzionale termometro a mercurio misura la variazione di volume del mercurio posto in un capillare di vetro, quando viene messo in contatto termico con il corpo di temperatura ignota. L'allungamento della colonna di mercurio è proporzionale alla temperatura del corpo. Se si cede calore a un gas ideale contenuto in un recipiente a volume fisso, l'aumento di temperatura si può calcolare misurando la variazione di pressione nel recipiente
Scale di temperatura
Una delle prime scale di temperatura fu studiata dal fisico tedesco Gabriel Daniel Fahrenheit. Nella scala Fahrenheit, al punto di congelamento (e di fusione) del ghiaccio è attribuito il valore di temperatura di 32 °F, e al punto di ebollizione il valore di 212 °F. Nella scala centigrada, o Celsius, introdotta dall'astronomo svedese Anders Celsius e impiegata nella maggior parte dei paesi, il punto di fusione corrisponde a 0 °C, quello di ebollizione a 100 °C. In ambito scientifico è più diffusa invece la scala assoluta, o Kelvin, inventata dal matematico e fisico britannico William Thomson Kelvin. In questa scala lo zero assoluto è a -273,15 °C (che corrisponde a 0 K) e l'intervallo di temperatura assegnato a un grado è uguale a quello della scala centigrada. La corrispondente scala Rankine, usata soprattutto nei paesi anglosassoni, pone lo zero assoluto a -459,67 °F, che corrisponde a 0 °R, e il punto di congelamento a 491,67 °R.
Effetti della temperatura
La temperatura è una delle grandezze che incidono pesantemente sulle condizioni di sopravvivenza degli esseri viventi. Gli uccelli e i mammiferi hanno un intervallo molto stretto di temperatura corporea che garantisce la sopravvivenza, e devono quindi proteggersi dagli eccessi di caldo e di freddo. Le specie acquatiche sopravvivono solo entro uno stretto intervallo di temperatura variabile da specie a specie. Ad esempio, un aumento di temperatura di pochi gradi dell'acqua di un fiume, dovuto al rilascio di calore da parte di un impianto di produzione di energia, può costituire un elemento di inquinamento idrico che provoca la morte di un gran numero di pesci.
Anche le proprietà chimiche e fisiche dei materiali risentono sensibilmente delle variazioni di temperatura. A temperature artiche ad esempio, l'acciaio diventa molto fragile e si rompe facilmente; i liquidi solidificano, oppure diventano molto viscosi, cioè meno fluidi. A temperature prossime allo zero assoluto, i materiali assumono proprietà molto diverse da quelle caratteristiche a temperatura ambiente. Ad alte temperature, i materiali solidi liquefanno o passano allo stato gassoso, e i composti chimici possono scomporsi nei loro costituenti elementari.
La temperatura dell'atmosfera si comporta diversamente a seconda che si considerino zone continentali o zone oceaniche. In gennaio ad esempio, le terre continentali dell'emisfero del Nord sono molto più fredde delle zone oceaniche delle stesse latitudini, mentre in luglio la situazione si ribalta. A basse altitudini poi, la temperatura dell'aria dipende principalmente dalla temperatura superficiale della terra. La temperatura degli strati più bassi dell'atmosfera è determinata non dai raggi diretti del sole che li attraversano, ma dal calore rilasciato dal suolo in seguito all'irraggiamento solare. Questo fenomeno spiega il motivo per cui la temperatura diminuisce all'aumentare della quota passando da un valore medio di riferimento di 15,5 °C a livello del mare (nelle zone temperate), ai -55 °C degli 11.000 m sul livello del mare. Al di sopra di questa quota, la temperatura rimane pressoché costante fino a 33.500 m. Per l'indice temperatura-umidità
Termometro Strumento utilizzato per effettuare misurazioni di temperatura. Il più comunemente usato è il tipo a mercurio, costituito da un tubicino di vetro di piccolo diametro che termina a una estremità con un bulbo riempito di mercurio: il gruppo è sigillato per assicurare un vuoto parziale nel tubo. Se la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale nel tubicino; il livello di mercurio fornisce una misura indiretta di temperatura e la lettura si effettua su un’apposita scala graduata. Oltre al mercurio, possono essere usati alcol, etere e altri liquidi.
L’invenzione del termometro è attribuita a Galileo, sebbene il tipo sigillato non sia apparso prima del 1650. I termometri moderni ad alcol e mercurio furono invece introdotti dal fisico tedesco Gabriel Fahrenheit, il quale elaborò anche la scala di temperature che oggi porta il suo nome. In seguito, sono state proposte altre scale, tra le quali la più usata è la Celsius (o centigrada), elaborata dall’astronomo svedese Anders Celsius, nella quale il punto di congelamento dell’acqua è posto a 0 °C e il punto di ebollizione è 100 °C.
Galileo GALILEI - la termometria
Viviani racconta che Galileo, alla fine del Cinquecento, si dedicava a ricerche sul calore. Al periodo padovano sembra, dunque, risalire l'ideazione del termoscopio, che serviva per compiere esperienze sulle variazioni di livello del liquido in rapporto alle variazioni di temperatura. Dalle ricerche galileiane prenderanno spunto quelle degli Accademici del Cimento che porteranno alla nascita del termometro fiorentino.
Tipi di termometro
Esiste un’ampia varietà di dispositivi usati come termometri, basati tutti su metodi di misurazione indiretti; in altre parole si suppone che una variazione unitaria di temperatura comporti un analogo cambiamento nei valori di una grandezza facilmente misurabile, in tutti i punti della scala.
Nei termometri a resistenza si sfrutta il fatto che la resistenza elettrica di un conduttore o di un semiconduttore varia al variare della temperatura; in particolare, essa generalmente aumenta con la temperatura nel primo caso e diminuisce nel secondo. Applicando una differenza di potenziale costante a capi di un conduttore è possibile determinare il valore della temperatura a partire dalla misura dell’intensità di corrente che lo attraversa; tramite collegamenti elettrici appropriati la lettura può essere visualizzata su un display digitale.
Misurazioni molto accurate possono essere eseguite tramite termocoppie sistemi costituiti da due fili conduttori di materiale diverso saldati alle estremità; quando le due giunzioni sono a temperatura diversa si stabilisce una debole corrente che può essere facilmente misurata.
Un altro dispositivo per la misurazione della temperatura, usato principalmente nei termostati, dipende dall’espansione termica differenziale tra due strisce o dischi, composti da metalli diversi e collegati alle estremità.
Termometri per usi speciali
I termometri possono essere progettati anche per registrare le temperature minime o quelle massime raggiunte, ad esempio quelli clinici, nei quali il mercurio rimane nella posizione raggiunta durante la misurazione e torna indietro solo scuotendo vigorosamente il termometro. Le temperature massime raggiunte da macchine e utensili durante il funzionamento possono essere stimate tramite vernici speciali che cambiano di colore a seconda della temperatura raggiunta o, in generale, per mezzo di sistemi ottici.
Accuratezza della misurazione
Una misurazione accurata della temperatura dipende dal raggiungimento dell’equilibrio termico tra il dispositivo termometrico e l’ambiente circostante (condizione che si verifica quando non avvengono scambi di calore tra il termometro e l’oggetto in contatto termico con esso).
Qualsiasi termometro indica solo la propria temperatura, che può non coincidere con quella effettiva dell’oggetto da misurare. Nella misurazione della temperatura dell’aria all’esterno d’un edificio, ad esempio, due termometri posti molto vicini, ma uno all’ombra e l’altro al sole, forniranno letture molto diverse. Per evitare tali errori, la determinazione accurata della temperatura richiede la schermatura dei termometri da fonti di calore e di freddo alle quali, o dalle quali, il calore potrebbe essere trasferito tramite radiazione, conduzione o convezione.
Scale termometriche o delle temperature
Sia x una grandezza variabile con la temperatura (grandezza termometrica). Si definisce una scala di temperatura imponendo una relazione t = f(x), che leghi la temperatura alla grandezza x. Nei termometri a liquido, la grandezza termometrica x è il volume apparente di una certa massa liquida (mercurio, alcool, ecc.); nei termometri a gas è la pressione a volume costante di una massa gassosa. (V. TERMOMETRO .) Una scala lineare è rappresentata dalla relazione t = ax + b, dove a e b sono delle costanti che si determinano assegnando i valori numerici di due temperature: la scala è così definita.
Scala centesimale o scala Celsius
È una scala lineare in cui è assegnato il valore zero gradi Celsius (simb.: ºC) alla temperatura d'equilibrio tra il ghiaccio e l'acqua satura d'aria alla pressione di 1 atmosfera (temperatura del ghiaccio fondente), ed è assegnato il valore 100 °C alla temperatura di equilibrio tra l'acqua e il suo vapore saturo alla pressione di 1 atmosfera (temperatura normale di ebollizione dell'acqua).
Scala Réaumur
In questa scala, ormai abbandonata, sono fissati i medesimi punti di riferimento fondamentali della scala Celsius, ma l'intervallo tra di essi è suddiviso solo in 80 gradi, detti gradi Réaumur (simb.: ºR).
Scala Fahrenheit
Nella scala Fahrenheit (usata nei paesi di lingua inglese) al punto di fusione del ghiaccio (0 ºC) corrispondono 32° Fahrenheit (simb.: °F) e al punto di ebollizione dell'acqua (100 °C) corrispondono 212 °F. La temperatura t in gradi centesimali e la corrispondente temperatura f in gradi Fahrenheit sono legate quindi dalla relazione
t = 5/9 (f—32).
Scala assoluta delle temperature o scala Avogadro
Questa scala si ottiene supponendo di disporre di un termometro a gas perfetto (non realizzabile in pratica, ma simulato abbastanza bene da un gas a bassa pressione e lontano dal punto di condensazione) e scegliendo come valore zero della scala lo zero assoluto cioè la temperatura alla quale il volume di un gas perfetto si annulla; la divisione in gradi è la stessa della scala Celsius.
Scala termodinamica delle temperature assolute
In questa scala la temperatura è definita in maniera indipendente da ogni sostanza termometrica ma è fondata sul rendimento di una macchina che compie un ciclo reversibile. La scala termodinamica delle temperature assolute universalmente adottata è la scala termometrica di lord Kelvin. Lo zero di questa scala è lo zero assoluto (T = 0), mentre il valore del grado di questa scala, detto grado Kelvin (simb.: K) è fissato nel sistema SI stabilendo che il punto triplo dell'acqua sia 273,16 K. Questa scala coincide con la scala Avogadro come si può giustificare anche concettualmente con considerazioni termodinamiche applicate al gas perfetto. L'intervallo di temperatura di 1 grado Kelvin coincide con 1 grado Celsius.
Poiché l'impiego effettivo della scala termodinamica delle temperature assolute comporta molte difficoltà sperimentali, si utilizza in pratica la scala internazionale, fondata su una serie di punti fissi di temperatura termodinamica nota e sulle relative formule di interpolazione stabilite da convenzioni internazionali. Nella scala internazionale pratica in luogo del grado Kelvin si usa il grado Celsius e le temperature non sono riferite allo zero assoluto, ma alla temperatura del ghiaccio fondente, cioè 273,15 K.

Vari topi di termometro
Termometri Galilei
art. 105
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 23 - Ø 26 mm - 4 sfere rosse
art. 106
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 30 - Ø 32 mm - 5 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 108
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 33 - Ø 50 mm - 5 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 109
+16°C/+28°C - ampolla in vetro - altezza cm 43 - Ø 50 mm - 7 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 111
+17°C/+27°C - ampolla in vetro - altezza cm 62 - Ø 54 mm - 11 sfere multicolore
TERMOMETRO CENTIGRADO A BULBO DI MERCURIO

TERMOMETRO A BULBO DI MERCURIO CON DOPPIA SCALA GRADUATA

La materia può esistere in tre stati diversi, solido, liquido e gassoso, caratterizzati da proprietà microscopiche e macroscopiche differenti. I solidi hanno forma ben definita e sono difficilmente deformabili; i liquidi hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li contiene; infine i gas non hanno volume definito e si espandono rapidamente occupando tutto lo spazio a disposizione; inoltre hanno densità minore rispetto a quella dei liquidi e dei solidi.
I diversi nomi in cui ci appare la materia sono detti stati di aggregazione.
Sono tre
stato solido
stato liquido
stato aeriforme
I materiali non appartengono sempre allo stesso stato di aggregazione ma si trasformano attraverso i passaggi di stato.
Passaggi di stato dell’Acqua
I passaggi di stato sono le trasformazioni che cambiano lo stato di aggregazione di un materiale.
STATO INIZIALE
STATO FINALE
PROCESSO AVVENUTO
SOLIDO
LIQUIDO
FUSIONE
LIQUIDO
SOLIDO
SOLIDIFICAZIONE
LIQUIDO
AERIFORME
EVAPORAZIONE ED EBOLLIZIONE
AERIFORME
LIQUIDO
CONDENSAZIONE
SOLIDO
AERIFORME
SUBLIMAZIONE
AERIFORME
SOLIDO
BRINAMENTO

MATERIALI UTILIZZATI
• Pinza da tavolo
• Asta di sostegno, lunga 1 m
• Asta di sostegno l, lunga 25cm
• Noci Leybold
• Termometro
• Recipiente in plastica graduato
• Pinze
• Contenitore acqua in alluminio
• Fornelletto
PROCEDIMENTO
Montiamo l’attrezzatura e preleviamo con il contenitore in alluminio un certo quantitativo d’acqua ; lo mettiamo sul fornelletto e vi immergiamo il termometro cosicchè lo sbalzo della temperatura sia graduale e non drastico come se immergessimo lo stesso in acqua bollente.
In questo modo riusciamo anche ad osservare meglio l’innalzarsi della temperatura lungo la colonnina termometrica.
Avvenuta l’ebollizione , la colonnina raggiunge il livello massimo (100°C) e si stabilizza . Preleviamo quindi lo stesso con una pinza e lo posiamo sul bancone. Non segnamo il punto in cui è arrivato il liquido nella colonnina in quanto esso , casualmente, coincide con la linguetta del termometro.
Immergiamo poi quest’ultimo nel ghiaccio, precedentemente inserito in un becher e attendiamo qualche minuto affinchè il riferimento che vogliamo ottenere sia giusto , in quanto esso deve corrispondere alla temperatura del ghiaccio fondente. Togliamo poi il termometro e contrassegnamo il valore corrispondente allo 0 con un pennarello. Misuriamo ora , tramite l’uso di un righello, la distanza tra punto di fusione e punto di ebollizione sul nostro termometro. Lasciamo adesso che la temperatura contrassegnata dal termometro si stabilizzi sul valore corrispondente a quella dell’ambiente circostante. Possiamo quindi procedere nel calcolo di tale temperatura compiendo una serie di calcoli di seguito trascritti.
Immaginando di immergere il termometro in 2 liquidi di cui non conosciamo la temperatura , ripetiamo l’operazioone prima citata. Una volta ottenute le 3 temperature , tracciamo una linea ( nel grafico da noi rappresentato su carta millimetrata) che parte dalla scala centigrada e giunge alle alte due scale termometriche adiacenti. In questo modo conosceremo il corrispettivo valore in queste scale.
CALCOLI
L1 ( distanza da noi rilevata ) = 18.4cm
L2 ( lunghezza scala centigrada da noi rappresentata ) = 20cm
L3 ( lunghezza corrispondente a temp. Ambiente ) = 3.8cm
Imposto proporzione:
L1 : L2 = L3 : X
18.4 : 20 = 3.8 : X
20 * 3.8
X= = 4.13cm corrisponde a 21°C sulla scala centigrada da noi rappresentata
18.4
2°calcolo
L1 = 18.4cm
L2 = 20cm
L3 = 11.8cm
Imposto proporzione:
18.4 : 20 = 11.8 : X
20*11.8
X 12.82
18.4
3° calcolo
L1= 18.4cm
L2 = 20cm
L3 = 17.1cm
Imposto proporzione:
18.4 : 20 = 17.1 : X
17.1*20
X = = 18,58
18.4


termologìa s.f. Parte della fisica che studia i fenomeni termici, cioè i fenomeni in cui intervengono in modo determinante la temperatura e il calore. (Si divide in tre branche fondamentali: la calorimetria e la termometria, che riguardano i metodi per definire e misurare rispettivamente le quantità di calore e le temperature, e la termodinamica, che utilizza i metodi sviluppati negli altri due rami per studiare i fenomeni in cui avvengono trasformazioni di calore in lavoro e viceversa e che elabora le basi concettuali su cui si fonda tutta la termologia.)
Temperatura Grandezza fisica che esprime lo stato termico di un sistema e che descrive la sua attitudine a scambiare calore con l'ambiente o con altri corpi. Quando due sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a temperatura maggiore a quello a temperatura minore fino al raggiungimento dell'equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa temperatura.
Il concetto di temperatura è associato all'idea di fornire una misura relativa di quanto i corpi risultino freddi o caldi al tatto. I termini temperatura e calore sono quindi correlati ma si riferiscono a concetti diversi: la temperatura è una proprietà di un corpo, il calore è una forma di energia che fluisce da un corpo a un altro per colmare una differenza di temperatura.
Per ottenere misure di temperatura si sfruttano generalmente metodi indiretti basati sugli effetti di processi di riscaldamento o raffreddamento; il metodo più usato consiste nella misurazione della dilatazione termica subita dai corpi. Il convenzionale termometro a mercurio misura la variazione di volume del mercurio posto in un capillare di vetro, quando viene messo in contatto termico con il corpo di temperatura ignota. L'allungamento della colonna di mercurio è proporzionale alla temperatura del corpo. Se si cede calore a un gas ideale contenuto in un recipiente a volume fisso, l'aumento di temperatura si può calcolare misurando la variazione di pressione nel recipiente
Scale di temperatura
Una delle prime scale di temperatura fu studiata dal fisico tedesco Gabriel Daniel Fahrenheit. Nella scala Fahrenheit, al punto di congelamento (e di fusione) del ghiaccio è attribuito il valore di temperatura di 32 °F, e al punto di ebollizione il valore di 212 °F. Nella scala centigrada, o Celsius, introdotta dall'astronomo svedese Anders Celsius e impiegata nella maggior parte dei paesi, il punto di fusione corrisponde a 0 °C, quello di ebollizione a 100 °C. In ambito scientifico è più diffusa invece la scala assoluta, o Kelvin, inventata dal matematico e fisico britannico William Thomson Kelvin. In questa scala lo zero assoluto è a -273,15 °C (che corrisponde a 0 K) e l'intervallo di temperatura assegnato a un grado è uguale a quello della scala centigrada. La corrispondente scala Rankine, usata soprattutto nei paesi anglosassoni, pone lo zero assoluto a -459,67 °F, che corrisponde a 0 °R, e il punto di congelamento a 491,67 °R.
Effetti della temperatura
La temperatura è una delle grandezze che incidono pesantemente sulle condizioni di sopravvivenza degli esseri viventi. Gli uccelli e i mammiferi hanno un intervallo molto stretto di temperatura corporea che garantisce la sopravvivenza, e devono quindi proteggersi dagli eccessi di caldo e di freddo. Le specie acquatiche sopravvivono solo entro uno stretto intervallo di temperatura variabile da specie a specie. Ad esempio, un aumento di temperatura di pochi gradi dell'acqua di un fiume, dovuto al rilascio di calore da parte di un impianto di produzione di energia, può costituire un elemento di inquinamento idrico che provoca la morte di un gran numero di pesci.
Anche le proprietà chimiche e fisiche dei materiali risentono sensibilmente delle variazioni di temperatura. A temperature artiche ad esempio, l'acciaio diventa molto fragile e si rompe facilmente; i liquidi solidificano, oppure diventano molto viscosi, cioè meno fluidi. A temperature prossime allo zero assoluto, i materiali assumono proprietà molto diverse da quelle caratteristiche a temperatura ambiente. Ad alte temperature, i materiali solidi liquefanno o passano allo stato gassoso, e i composti chimici possono scomporsi nei loro costituenti elementari.
La temperatura dell'atmosfera si comporta diversamente a seconda che si considerino zone continentali o zone oceaniche. In gennaio ad esempio, le terre continentali dell'emisfero del Nord sono molto più fredde delle zone oceaniche delle stesse latitudini, mentre in luglio la situazione si ribalta. A basse altitudini poi, la temperatura dell'aria dipende principalmente dalla temperatura superficiale della terra. La temperatura degli strati più bassi dell'atmosfera è determinata non dai raggi diretti del sole che li attraversano, ma dal calore rilasciato dal suolo in seguito all'irraggiamento solare. Questo fenomeno spiega il motivo per cui la temperatura diminuisce all'aumentare della quota passando da un valore medio di riferimento di 15,5 °C a livello del mare (nelle zone temperate), ai -55 °C degli 11.000 m sul livello del mare. Al di sopra di questa quota, la temperatura rimane pressoché costante fino a 33.500 m. Per l'indice temperatura-umidità
Termometro Strumento utilizzato per effettuare misurazioni di temperatura. Il più comunemente usato è il tipo a mercurio, costituito da un tubicino di vetro di piccolo diametro che termina a una estremità con un bulbo riempito di mercurio: il gruppo è sigillato per assicurare un vuoto parziale nel tubo. Se la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale nel tubicino; il livello di mercurio fornisce una misura indiretta di temperatura e la lettura si effettua su un’apposita scala graduata. Oltre al mercurio, possono essere usati alcol, etere e altri liquidi.
L’invenzione del termometro è attribuita a Galileo, sebbene il tipo sigillato non sia apparso prima del 1650. I termometri moderni ad alcol e mercurio furono invece introdotti dal fisico tedesco Gabriel Fahrenheit, il quale elaborò anche la scala di temperature che oggi porta il suo nome. In seguito, sono state proposte altre scale, tra le quali la più usata è la Celsius (o centigrada), elaborata dall’astronomo svedese Anders Celsius, nella quale il punto di congelamento dell’acqua è posto a 0 °C e il punto di ebollizione è 100 °C.
Galileo GALILEI - la termometria
Viviani racconta che Galileo, alla fine del Cinquecento, si dedicava a ricerche sul calore. Al periodo padovano sembra, dunque, risalire l'ideazione del termoscopio, che serviva per compiere esperienze sulle variazioni di livello del liquido in rapporto alle variazioni di temperatura. Dalle ricerche galileiane prenderanno spunto quelle degli Accademici del Cimento che porteranno alla nascita del termometro fiorentino.
Tipi di termometro
Esiste un’ampia varietà di dispositivi usati come termometri, basati tutti su metodi di misurazione indiretti; in altre parole si suppone che una variazione unitaria di temperatura comporti un analogo cambiamento nei valori di una grandezza facilmente misurabile, in tutti i punti della scala.
Nei termometri a resistenza si sfrutta il fatto che la resistenza elettrica di un conduttore o di un semiconduttore varia al variare della temperatura; in particolare, essa generalmente aumenta con la temperatura nel primo caso e diminuisce nel secondo. Applicando una differenza di potenziale costante a capi di un conduttore è possibile determinare il valore della temperatura a partire dalla misura dell’intensità di corrente che lo attraversa; tramite collegamenti elettrici appropriati la lettura può essere visualizzata su un display digitale.
Misurazioni molto accurate possono essere eseguite tramite termocoppie sistemi costituiti da due fili conduttori di materiale diverso saldati alle estremità; quando le due giunzioni sono a temperatura diversa si stabilisce una debole corrente che può essere facilmente misurata.
Un altro dispositivo per la misurazione della temperatura, usato principalmente nei termostati, dipende dall’espansione termica differenziale tra due strisce o dischi, composti da metalli diversi e collegati alle estremità.
Termometri per usi speciali
I termometri possono essere progettati anche per registrare le temperature minime o quelle massime raggiunte, ad esempio quelli clinici, nei quali il mercurio rimane nella posizione raggiunta durante la misurazione e torna indietro solo scuotendo vigorosamente il termometro. Le temperature massime raggiunte da macchine e utensili durante il funzionamento possono essere stimate tramite vernici speciali che cambiano di colore a seconda della temperatura raggiunta o, in generale, per mezzo di sistemi ottici.
Accuratezza della misurazione
Una misurazione accurata della temperatura dipende dal raggiungimento dell’equilibrio termico tra il dispositivo termometrico e l’ambiente circostante (condizione che si verifica quando non avvengono scambi di calore tra il termometro e l’oggetto in contatto termico con esso).
Qualsiasi termometro indica solo la propria temperatura, che può non coincidere con quella effettiva dell’oggetto da misurare. Nella misurazione della temperatura dell’aria all’esterno d’un edificio, ad esempio, due termometri posti molto vicini, ma uno all’ombra e l’altro al sole, forniranno letture molto diverse. Per evitare tali errori, la determinazione accurata della temperatura richiede la schermatura dei termometri da fonti di calore e di freddo alle quali, o dalle quali, il calore potrebbe essere trasferito tramite radiazione, conduzione o convezione.
Scale termometriche o delle temperature
Sia x una grandezza variabile con la temperatura (grandezza termometrica). Si definisce una scala di temperatura imponendo una relazione t = f(x), che leghi la temperatura alla grandezza x. Nei termometri a liquido, la grandezza termometrica x è il volume apparente di una certa massa liquida (mercurio, alcool, ecc.); nei termometri a gas è la pressione a volume costante di una massa gassosa. (V. TERMOMETRO .) Una scala lineare è rappresentata dalla relazione t = ax + b, dove a e b sono delle costanti che si determinano assegnando i valori numerici di due temperature: la scala è così definita.
Scala centesimale o scala Celsius
È una scala lineare in cui è assegnato il valore zero gradi Celsius (simb.: ºC) alla temperatura d'equilibrio tra il ghiaccio e l'acqua satura d'aria alla pressione di 1 atmosfera (temperatura del ghiaccio fondente), ed è assegnato il valore 100 °C alla temperatura di equilibrio tra l'acqua e il suo vapore saturo alla pressione di 1 atmosfera (temperatura normale di ebollizione dell'acqua).
Scala Réaumur
In questa scala, ormai abbandonata, sono fissati i medesimi punti di riferimento fondamentali della scala Celsius, ma l'intervallo tra di essi è suddiviso solo in 80 gradi, detti gradi Réaumur (simb.: ºR).
Scala Fahrenheit
Nella scala Fahrenheit (usata nei paesi di lingua inglese) al punto di fusione del ghiaccio (0 ºC) corrispondono 32° Fahrenheit (simb.: °F) e al punto di ebollizione dell'acqua (100 °C) corrispondono 212 °F. La temperatura t in gradi centesimali e la corrispondente temperatura f in gradi Fahrenheit sono legate quindi dalla relazione
t = 5/9 (f—32).
Scala assoluta delle temperature o scala Avogadro
Questa scala si ottiene supponendo di disporre di un termometro a gas perfetto (non realizzabile in pratica, ma simulato abbastanza bene da un gas a bassa pressione e lontano dal punto di condensazione) e scegliendo come valore zero della scala lo zero assoluto cioè la temperatura alla quale il volume di un gas perfetto si annulla; la divisione in gradi è la stessa della scala Celsius.
Scala termodinamica delle temperature assolute
In questa scala la temperatura è definita in maniera indipendente da ogni sostanza termometrica ma è fondata sul rendimento di una macchina che compie un ciclo reversibile. La scala termodinamica delle temperature assolute universalmente adottata è la scala termometrica di lord Kelvin. Lo zero di questa scala è lo zero assoluto (T = 0), mentre il valore del grado di questa scala, detto grado Kelvin (simb.: K) è fissato nel sistema SI stabilendo che il punto triplo dell'acqua sia 273,16 K. Questa scala coincide con la scala Avogadro come si può giustificare anche concettualmente con considerazioni termodinamiche applicate al gas perfetto. L'intervallo di temperatura di 1 grado Kelvin coincide con 1 grado Celsius.
Poiché l'impiego effettivo della scala termodinamica delle temperature assolute comporta molte difficoltà sperimentali, si utilizza in pratica la scala internazionale, fondata su una serie di punti fissi di temperatura termodinamica nota e sulle relative formule di interpolazione stabilite da convenzioni internazionali. Nella scala internazionale pratica in luogo del grado Kelvin si usa il grado Celsius e le temperature non sono riferite allo zero assoluto, ma alla temperatura del ghiaccio fondente, cioè 273,15 K.

Vari topi di termometro
Termometri Galilei
art. 105
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 23 - Ø 26 mm - 4 sfere rosse
art. 106
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 30 - Ø 32 mm - 5 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 108
+18°C/+26°C - ampolla in vetro - altezza cm 33 - Ø 50 mm - 5 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 109
+16°C/+28°C - ampolla in vetro - altezza cm 43 - Ø 50 mm - 7 sfere multicolore - dischetti dorati
art. 111
+17°C/+27°C - ampolla in vetro - altezza cm 62 - Ø 54 mm - 11 sfere multicolore
TERMOMETRO CENTIGRADO A BULBO DI MERCURIO

TERMOMETRO A BULBO DI MERCURIO CON DOPPIA SCALA GRADUATA

La materia può esistere in tre stati diversi, solido, liquido e gassoso, caratterizzati da proprietà microscopiche e macroscopiche differenti. I solidi hanno forma ben definita e sono difficilmente deformabili; i liquidi hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li contiene; infine i gas non hanno volume definito e si espandono rapidamente occupando tutto lo spazio a disposizione; inoltre hanno densità minore rispetto a quella dei liquidi e dei solidi.
I diversi nomi in cui ci appare la materia sono detti stati di aggregazione.
Sono tre
stato solido
stato liquido
stato aeriforme
I materiali non appartengono sempre allo stesso stato di aggregazione ma si trasformano attraverso i passaggi di stato.
Passaggi di stato dell’Acqua
I passaggi di stato sono le trasformazioni che cambiano lo stato di aggregazione di un materiale.
STATO INIZIALE
STATO FINALE
PROCESSO AVVENUTO
SOLIDO
LIQUIDO
FUSIONE
LIQUIDO
SOLIDO
SOLIDIFICAZIONE
LIQUIDO
AERIFORME
EVAPORAZIONE ED EBOLLIZIONE
AERIFORME
LIQUIDO
CONDENSAZIONE
SOLIDO
AERIFORME
SUBLIMAZIONE
AERIFORME
SOLIDO
BRINAMENTO

MATERIALI UTILIZZATI
• Pinza da tavolo
• Asta di sostegno, lunga 1 m
• Asta di sostegno l, lunga 25cm
• Noci Leybold
• Termometro
• Recipiente in plastica graduato
• Pinze
• Contenitore acqua in alluminio
• Fornelletto
PROCEDIMENTO
Montiamo l’attrezzatura e preleviamo con il contenitore in alluminio un certo quantitativo d’acqua ; lo mettiamo sul fornelletto e vi immergiamo il termometro cosicchè lo sbalzo della temperatura sia graduale e non drastico come se immergessimo lo stesso in acqua bollente.
In questo modo riusciamo anche ad osservare meglio l’innalzarsi della temperatura lungo la colonnina termometrica.
Avvenuta l’ebollizione , la colonnina raggiunge il livello massimo (100°C) e si stabilizza . Preleviamo quindi lo stesso con una pinza e lo posiamo sul bancone. Non segnamo il punto in cui è arrivato il liquido nella colonnina in quanto esso , casualmente, coincide con la linguetta del termometro.
Immergiamo poi quest’ultimo nel ghiaccio, precedentemente inserito in un becher e attendiamo qualche minuto affinchè il riferimento che vogliamo ottenere sia giusto , in quanto esso deve corrispondere alla temperatura del ghiaccio fondente. Togliamo poi il termometro e contrassegnamo il valore corrispondente allo 0 con un pennarello. Misuriamo ora , tramite l’uso di un righello, la distanza tra punto di fusione e punto di ebollizione sul nostro termometro. Lasciamo adesso che la temperatura contrassegnata dal termometro si stabilizzi sul valore corrispondente a quella dell’ambiente circostante. Possiamo quindi procedere nel calcolo di tale temperatura compiendo una serie di calcoli di seguito trascritti.
Immaginando di immergere il termometro in 2 liquidi di cui non conosciamo la temperatura , ripetiamo l’operazioone prima citata. Una volta ottenute le 3 temperature , tracciamo una linea ( nel grafico da noi rappresentato su carta millimetrata) che parte dalla scala centigrada e giunge alle alte due scale termometriche adiacenti. In questo modo conosceremo il corrispettivo valore in queste scale.
CALCOLI
L1 ( distanza da noi rilevata ) = 18.4cm
L2 ( lunghezza scala centigrada da noi rappresentata ) = 20cm
L3 ( lunghezza corrispondente a temp. Ambiente ) = 3.8cm
Imposto proporzione:
L1 : L2 = L3 : X
18.4 : 20 = 3.8 : X
20 * 3.8
X= = 4.13cm corrisponde a 21°C sulla scala centigrada da noi rappresentata
18.4
2°calcolo
L1 = 18.4cm
L2 = 20cm
L3 = 11.8cm
Imposto proporzione:
18.4 : 20 = 11.8 : X
20*11.8
X 12.82
18.4
3° calcolo
L1= 18.4cm
L2 = 20cm
L3 = 17.1cm
Imposto proporzione:
18.4 : 20 = 17.1 : X
17.1*20
X = = 18,58
18.4

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