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Misura di temperatura

L'unità di misura dell'energia termica è la caloria (Cal, KCal). La caloria è la quantità di calore che bisogna cedere a 1 kg di acqua distillata in condizioni normali di pressione (1 atm) per innalzarne la temperatura da di 1 °C.

La temperatura (T)

È il livello dell'energia termica che possiede un corpo; ha lo stesso significato che assume la quota di energia potenziale in meccanica o l'altezza piezometrica in idraulica.

la temperatura si misura con i termometri.

Unità di misura della temperatura

Come è noto, la temperatura è direttamente responsabile di molti fenomeni fisici che avvengono in natura. I fenomeni più conosciuti sono quelli relativi ai cambiamenti di stato come l'evaporazione, la condensazione, la solidificazione e la fusione. È stato stabilito, per convenzione, di assumere proprio alcuni di tali fenomeni, presi in particolari condizioni, come punti di riferimento per associarli a valori di temperatura, in modo tale da esprimerla a mezzo di numeri, cioè per poterla misurare.

Tali fenomeni sono:

  • punto di fusione del ghiaccio, alla pressione di 760 mmHg;
  • punto di ebollizione dell'acqua, alla pressione di 760 mmHg.

Unità di misura comunemente utilizzate

 

 Gradi Celsius o Centigradi (°C)

È la centesima parte dell'intervallo di T esistente tra la T del ghiaccio fondente, assunta come 0 °C, e la T dell'acqua in ebollizione, assunta come valore di 100 °C; tutto ciò alla pressione atmosferica di 760 mmHg. Non si può dire tuttavia che a 0 °C un corpo sia totalmente privo di calore, perché da esso possiamo ancora asportarne abbassando ulteriormente la sua temperatura, che verrà espressa in gradi negativi.

Per tali considerazioni diremo quindi che la misura di temperatura espressa in °C è una misura relativa o convenzionale.

 

 

Gradi Fahrenheit (°F)

Nei paesi anglosassoni si usa come unità di misura il grado Fahrenheit, che si ricava in maniera simile al Centigrado.

La scala Fahrenheit associa al punto di fusione del ghiaccio il valore di 32 °F e a quello di ebollizione dell'acqua 212 °F ; di conseguenza il °F viene definito come la centottantesima parte di tale intervallo. È ovvio che il °F come il °C é una misura di temperatura relativa o convenzionale. La corrispondenza tra °C e °F si ricava nel seguente modo:

°F = 9/5 °C + 32
°C = ( °F - 32 ) * 5/9

 
 

Gradi Kelvin (K)

Il fisico Gay-Lussac trovò che la pressione di un qualunque gas, contenuto in un recipiente di volume costante, aumenta col crescere della temperatura di una frazione costante del suo valore a 0 °C, per ogni grado di aumento. Tale incremento di pressione vale 1/273, cioè

Pt = Po + 1/273 Po * t ( Po * Pt pressioni assolute )

Pt = Po ( 1 + 1/273 * t )

ponendo t = -273 °C si ha che

Pt = Po [ 1 + 1/273 (-273) ] = 0

cioè del gas non esisterebbe più nessuna traccia.

È chiaro che arrivati a questo punto, non è più possibile scendere ulteriormente con la temperatura non essendoci più calore da asportare. Per tale ragione lo zero di scala corrisponde a -273 °C e si chiama "zero assoluto", in quanto teoricamente a tale temperatura si dovrebbe annullare l'agitazione termica delle particelle costituenti la materia.

Il grado Kelvin è perciò una misura di T assoluta e quindi viene utilizzato motivo nel SI come l'unità di misura della T.

 
 

Gradi Rankine (°Ra)

È una unità di misura di temperatura assoluta usata dagli anglosassoni.

Un °Ra equivale a un °F e tra le due scale la relazione è la seguente:

1 °R = + 459 °F

 

Misura di T

Gli strumenti misuratori di temperatura eseguono in pratica delle misure indirette, sfruttando certi fenomeni che la temperatura produce nei corpi e misurandone poi gli effetti.

Termometri utilizzati in campo industriale
Termometri che producono effetti meccanici   Termometri che producono effetti elettrici     Termometri che producono effetti ottici
  • A dilatazione di corpi solidi
  • A dilatazione di corpi liquidi
  • A riempimento di mercurio
  • A riempimento di gas
  • A tensione di vapore
 
  • A variazione di resistenza elettrica (termoresistenza e termistori)

  • A sviluppo di f.e.m. in una coppia di due metalli diversi (termocoppia)

   
  • A radiazione

 

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