Misura di temperatura

Scopo delle presenti informazioni sono i fondamentali sui quali si e' basata la cosidetta "strumentazione", cioe' il complesso degli elementi "materiali" utilizzati per la regolazione automatica e dei principi fondamentali di scelta fra tali elementi per il controllo degli Impianti tipo Chimici, Petrolchimici, Raffinerie ecc...

Oggi la strumentazione e' molto evoluta e sofisticata, per seguire e conoscere le nuove tecnologie sulle misure, Vi consigliamo di accedere ai siti dei fornitori di STRUMENTAZIONE.


 

QUANTITA' di CALORE o CALORIA

L'unità di misura dell'energia termica è la Kilocaloria (K Cal.), chiamata anche semplicemente caloria.
Essa viene così definita : la caloria è la quantità di calore che bisogna cedere a 1Kg di acqua distillata in condizioni normali di pressione (1 Ata), per innalzarne la temperatura da 14,5 °c a 15,5 °c.

TEMPERATURA

E' il livello dell'energia termica che possiede un corpo.
Essa ha lo stesso significato che ha la quota di energia potenziale in meccanica o l'altezza piezometrica in idraulica.
La temperatura si misura con i termometri.

UNITA' 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.
E' 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 da esprimerla a mezzo di numeri e cioè in pratica per poterla misurare.

 

Tali fenomeni sono :

Punto di fusione del ghiaccio alla pressione di 760 mm.Hg

Punto di ebollizione dell'acqua alla pressione di 760 mm.Hg

Le unità di misura comunemente usate sono :

Gradi Celsius o centigradi ( °C )

Gradi Fahrenheit ( °F )

Gradi Kelvin ( °K )

Gradi Rankin ( °R )

GRADO CELSIUS o CENTIGRADO ( °C )

E' la centesima parte dell'intervallo di temperatura esistente tra la temperatura del ghiaccio fondente assunta come 0 °C e la temperatura dell'acqua in ebollizione assunta come valore di 100 °C.
Tutto ciò alla pressione atmosferica di 760 mm. di Hg.
Non si può dire tuttavia che a 0 °C un corpo sia totalmente privo di calore, perchè da esso possiamo ancora asportarne abbassando così 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.

GRADO FAHRENHEIT ( °F )

Nei paesi anglosassoni si usa come unità di misura della temperatura il grado Fahrenheit il quale é ricavato come il °C .
La scala Fahrenheit associa al punto di fusione del ghiaccio il valore di 32 °F ed a quello di ebollizione dell'acqua 212 °F ; di conseguenza il °F viene definito come la centottantesima parte di tale intervallo.
E' 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

GRADO 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 :
Pt = Po [ 1 + 1/273 (-273) ] = 0
cioè del gas non esisterebbe più nessuna traccia.
E' chiaro che arrivati a questo punto, non è più possibile scendere ulteriormente con la temperatura non essendoci più calore da asportare.
Si dice perciò di avere raggiunto lo ZERO ASSOLUTO della temperatura.
Il grado Kelvin è perciò una misura di temperatura assoluta.
Un grado Kelvin equivale a un °C, ma poiché la sua scala comincia da -273 °C, per una stessa temperatura si avrà :
°K = °C + 273
°C = °K - 273

GRADO RANKIN ( °R )

E' l'unità di misura di temperatura assoluta usata dagli anglosassoni.
Un °R equivale a un °F e tra le due scale esiste la seguente relazione :
°F = °R - 459
°R = °F + 459



MISURA della TEMPERATURA

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.
Nel campo industriale si utilizzano diversi tipi di termometri a seconda del campo di misura, della precisione richiesta, dell'applicazione, ecc.;

Termometri che producono effetti meccanici :

A dilatazione di corpi solidi
A dilatazione di corpi liquidi
A riempimento di mercurio
A riempimento di gas
A tensione di vapore

Termometri che producono effetti elettrici :

A variazione di resistenza elettrica
( termoresistenza e termistori )

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

Termometri che producono effetti ottici

A radiazione