Importanza della temperatura La temperatura è un grandezza utile alla descrizione delle proprietà dei materiali, solidi, liquidi o gassosi. La temperatura e l’umidità permettono di descrivere l’ambiente in cui può trovarsi un’opera d’arte e gli effetti indotti su di essa. Le nuove tecnologie disponibili permettono di osservare e studiare il comportamento termico di edifici e opere d’arte in modo non invasivo.

Tali sistemi sono detti TERMOMETRI La Temperatura La temperatura descrive lo stato di caldo o di freddo di un corpo. La nostra sensibilità è soggettiva. Servono sistemi che abbiano delle proprietà sensibili a T, misurabili e riproducibili. Proprietà: la dilatazione dei solidi e dei liquidi in funzione della temperatura. Tali sistemi sono detti TERMOMETRI

Taratura del termometro Il termometro (a liquido) deve fornire un’informazione numerica dello stato di caldo o freddo: misura. Si utilizza acqua e ghiaccio, si immerge il termometro nel contenitore e al livello del liquido termometrivo si marca un segno. Vi si attribuisce il valore 0. Poi si immerge, lo stesso termometro, in un contenitore, dove si trova acqua in ebollizione, il liquido termometrico si dilata e raggiunge un livello superiore lungo il capillare . Vi si attribuisce il valore 100.

Scale Termometriche Congelamento Ebollizione Divisioni Per motivi storici esistono varie scale termometriche, le prime due, più diffuse, risultano di interesse per chi viaggia o scambia opere d’arte, la terza di interesse fisico: Congelamento Ebollizione Divisioni Scala Celsius 0 o C 100 o C 100 (1742) Scala Fahrenheit 32 o F 212 o F 180 (1724) Scala Kelvin 273.15 K 373.15 K 100 o assoluta (1847)

Conversioni di Temperatura Le altezze del liquido coincidono, il valore attribuito cambia:

Caso turistico-artistico: Per le proprietà fisiche:

Calibrazione di un termometro

Legge zero della termodinamica: Il calore si trasmette da un corpo a T maggiore a quello a T minore, finché i due corpi non raggiungono l’equilibrio Equilibrio Termico. Legge zero della termodinamica: se due sistemi A e B sono in equilibrio con un terzo sistema C, allora A e B sono in equilibrio tra loro. Grazie a questa legge possiamo definire lo stato termico di un sistema mediante la Temperatura e quindi mediante l’utilizzo di termometri.

1° chiarimento Per la matematica dire x=y, implica che quello che è a sinistra dell’uguaglianza (1° membro) è uguale a quello che è a destra (2° membro), spesso si pensa solo a numeri. Per la fisica la grandezza deve essere omogenea, ovvero le lunghezze non possono essere uguali al tempo. Si deve avere x metri = y metri. Oppure x secondi = y secondi ecc.

La temperatura: grandezza fisica La fisica è una scienza “operativa”: Definizione di Temperatura: La temperatura è quella grandezza : che si misura con il termometro. Per definire una grandezza si stabiliscono i seguenti criteri Criterio di uguaglianza. Criterio di somma. Criterio di misura con campione.

Grandezze Fisiche ed unità di misura: Unità di misura della LUNGHEZZA Il piede: era letteralmente il piede del re. La iarda: distanza tra l’estremità del braccio disteso e la parte posteriore del collo. Il pollice: distanza tra l’estremità e la nocca del pollice del re. Dopo la rivoluzione francese: l’Assemblea Nazionale incarica l’Accademia delle Scienze di Parigi. Viene definito il sistema metrico decimale. 1791 METRO = 1/10.000.000 della distanza polo-equatore Campione in platino-iridio del metro BIPM a Parigi Campione italiano a Roma c/o Ufficio Metrico centrale 1960 metro ottico: 1650763.73 volte la lunghezza d’onda nel vuoto della luce rosso arancione del (86Kr) 1983 dalla velocità della luce 299792458 m/s si deriva il campione di 1 m 1 metro: distanza percorsa in 1/299792458 s dalla luce nel vuoto

Unità di misura della MASSA Massa: quantità di materia presente in un corpo. 1795 - 1 kilogrammo quantità di materia contenuta in 1000 cm3 di acqua a 0 ºC. 1799- 1 kilogrammo quantità di acqua contenuta in 1000 cm3 di acqua a 4 ºC. 1889 ad oggi – 1 kilogrammo massa del prototipo di platino-iridio, cilindro di h=39 mm e d=39 mm, depositato c/o BIPM a parigi. Campioni italiani a Roma c/o Ufficio Metrico Centrale Unità di massa atomica 1/12 del 12 C = 1.664 ∙10-27 kg Unità di misura del Tempo Per misurare il tempo si utilizza un fenomeno periodico. Per esempio la rotazione della terra. La suddivisione storica in 24 h, 60’, 60” ha origine dalla civiltà Babilonese, come la suddivisione degli angoli. L’accademia delle scienza ha provato ad utilizzare il sistema decimale senza risultato. 1 sec la durata di 9192631770 oscillazioni di radiazione 133Cs

Lo spazio si misura in metri Il tempo in secondi Grandezze derivate Lo spazio si misura in metri Il tempo in secondi Quanto rapidamente percorriamo lo spazio nel tempo (velocità) x1 x2 O x1 posizione del corpo a t=t1 x2 posizione del corpo a t= t2 Spostamento = x2-x1 velocità

Grandezze scalari e vettoriali Grandezze scalari sono identificate da un numero (Temperatura, massa, tempo) Grandezze vettoriali sono indentificate da un numero (intensità o modulo), una retta direttrice ed un verso (posizione, spostamento, velocità, accelerazione, Forza).

Grandezze derivate e analisi dimensionale misurata in Joule Energia Cinetica misurata in Joule Energia potenziale grav. Analisi dimensionale: velocità della luce: Pressione: 1 atm = 1.013 ∙105 Pa = 1013 mbar = 760 Torr = 14.7 psi (lbf/inch2)

Misura del calore Unità di misura del calore kilocaloria (kcal). Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 °C, da 14.5 °C a 15.5 °C un kg di acqua. Sistema Britannico British Thermal Unit (Btu) Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 oF, da 58.5 oF a 59.5 oF una lb di acqua. 1 Btu = 0. 253 kcal. Equivalente meccanico (energia in Joule). 1 kcal = 1000 cal = 4186 J 1 Btu = 778 lbf ft =1055 J.

Calore (Q) Si utilizza una sorgente di calore costante, all’aumentare della quantità di materia da scaldare aumenta in tempo necessario per avere la stessa temperatura finale Con un altro materiale vedremmo che i tempo richiesto sarà diverso (Q diversi) per ottenere lo stesso DT. Questa proprietà peculiare di ogni materiale è detta calore specifico c Il calore ceduto o assorbito da un corpo di massa m è proporzionale alla variazione di Temperatura alla massa ed al calore specifico

sono alla stessa temperatura.   Calore specifico (c)   Tutte le palline sono alla stessa temperatura. Vengono collocate sulla paraffina e per materiali diversi si avranno penetrazioni diverse del blocco di paraffina nonostante siano alla stessa temperatura. Sostanza kcal/(kg oC) J/(kg oC) Acqua 1,000 4186 Alluminio 0.215 900.0 Ferro 0.108 452.1 Ghiaccio 0.500 2093 Ottone 0.094 393.5 Vapore acqueo 0.481 2013 piombo 0.031 129.8 vetro 0.20 837.2  

Termometri Termometri a liquido: mercurio (da -38.9 oC a 360 oC). Basse T Alcool colorato ( -80 oC) … pentano … Termometri di massima: strozzatura nel bulbo. e minima. Termometri metallici Termometri a resistenza elettrica. Platinum resistor 100 PTR 100 Coppie termoelettrice. TC K, T Termometri ottici rivelatori di infrarosso

Taratura dei termometri T di ebollizione T di fusione T aumenta Calore latente di fusione raffr. solidificazione Calore latente di evaporazione raffr. condensazione  

Taratura di TC in classe Sono stati utilizzati due multimetri (uno economico ed uno professionale) equipaggiati per la misura di Termocoppie di tipo K, abbiamo calibrato quattro termocoppie etichettate A, B, C e D. La seconda e terza colonna sono relative al multimetro economico, la quinta e la sesta sono relative al multimetro professionale. Tester Economico Tester Professionale Taratura del ………