Termometro di Galileo

Il peso specifico e il principio di Archimede applicati alla misura della temperatura ambientale nel…

Termometro di Galilei

Per questo post è utile fare delle premesse su alcuni concetti della fisica che saranno utilizzati anche per svolgere altri esperimenti, con delle domande retoriche utilizzate come in un di dialogo didattico.
<<Che cos’è il calore?>> <<è una forma di energia>>
<<E che cos’è l’energia?>> <<è la capacità che ha un qualunque corpo di compiere un lavoro>>
<<Che cos’è il lavoro in fisica?>>
<<Il lavoro è il prodotto del peso di un corpo per lo spostamento che esso subisce nell’essere trasportato da un suo punto iniziale ad un’altra posizione (spostamento orizzontale o verticale)
Formula l = lavoro, P = peso, s = spostamento.
Dunque il lavoro si calcola così l = P x s.

Un corpo da solo non acquista calore


Lo riceve sempre da un altro corpo più caldo in stretto contatto con esso o da fonti di calore naturali come quella del sole (la stella che ci dà la vita) o se è in movimento meccanico o in altre situazioni fisiche.
Esempi: se noi facciamo una corsa dopo un po’ avvertiamo calore, se facciamo rimbalzare a terra una pallina di pingpong poi notiamo che essa scotta,anche l’elettricità genera calore, una lampadina che illumina poi toccata scotta, l’acqua fredda contenuta in un contenitore si riscalda o per aggiunta di altra acqua bollente o se riscaldiamo il contenitore su una fonte di calore.
Il calore di un corpo è dovuto dunque all’energia che le molecole acquistano nei loro movimenti interni ad esso.
Le molecole muovendosi velocemente compiono un lavoro e acquistano energia che trasmettono al corpo sotto forma di calore.
Quando ad un corpo somministriamo calore, le sue molecole, agitandosi, si allontanano tra loro facendolo dilatare . Il corpo aumenta così di volume.
In tal caso il suo peso specifico, ps la cui formula è P/ V, diminuisce.
( Si ricordi che V è il denominatore di una frazione e che all’aumentare del denominatore la frazione, cioè in questo caso il ps, diminuisce)
<<Che cos’è la temperatura?>>
<<Il livello termico dell’agitazione molecolare.>>
<<Come si misura la temperatura?>>
<<con uno strumento che si chiama termometro.>>
<<Qual è l’unità di misura della temperatura?>>
<<Il grado, che si definisce la centesima parte della scala termometrica ideata dal fisico svedese Celsius. Esistono altre scale termometriche, ideate da altri Fisici di altri Paesi del mondo.>>

Il termometro ad alcool della foto presenta due scale termometriche quella di Celsius e quella del fisico tedesco Fahrenheit.>>
Il termometro di Galilei a prima vista non ha l’aspetto di uno strumento di misura,è un oggetto molto bello da tenere in esposizione in casa,la temperatura dell’ambiente è leggibile facilmente sulla parte inferiore dell’ultima medaglietta che galleggia .
Stiamo parlando di galleggiamento, quindi del principio Archimede…
Spieghiamo come funziona questo strumento.
Innanzi tutto consideriamo ancora che un corpo riceve calore da un altro corpo più caldo che è in stretto contatto con esso. Il primo corpo riceve tanto calore fin quando nei due corpi non si raggiungerà il cosiddetto equilibrio termico,vale a dire i due corpi dopo un po’ avranno anche la stessa temperatura.
I due corpi in gioco per il funzionamento del nostro termometro sono il suo liquido interno e l’aria dell’ambiente esterno.
Il termometro di Galilei infatti è composto da un cilindro di vetro che contiene un liquido (in genere è alcol) nel quale sono immerse sei sferette contenenti ciascuna un liquido colorato che ha un peso specifico diverso. Sotto ogni sferetta è posizionata una medaglietta che riporta un valore della temperatura ambientale,da 18 a 28 gradi. Quando l’aria dell’ambiente è calda il liquido del cilindro riceve calore e si dilata per cui il suo ps diminuisce e le sferette avendo un ps maggiore di esso, scendono giù, perché, per il principio di Archimede non sono più sostenute dall’alcol del cilindro.
Quando invece, viceversa l’aria dell’ambiente è fredda l’alcol ha un ps maggiore regge le sferette con la spinta archimedea e queste salgono su. Allorché si è raggiunto l’equilibrio termico tra ambiente ed alcol ci sarà in equilibrio una sferetta che galleggia e che riporta fedelmente la temperatura ambientale.


Nel termometro a parete, invece l’alcol sale quando l’aria dell’ambiente è calda e scende in caso contrario, rispettando il comportamento della dilatazione termica di un corpo che si riscalda.

Nel termometro di Galilei è trascurabile la dilatazione termica del vetro di cui esso è composto.

Nessun commento:

Posta un commento

AGGIUNGI UN COMMENTO