Il concetto di misura nel laboratorio didattico Museo di Fisica Via Mezzocannone, 8 Napoli Il concetto di misura nel laboratorio didattico ottocentesco e nel moderno laboratorio on line: Le esperienze di M. Melloni sul calore radiante ed i problemi della taratura degli strumenti Dott. Francesco Bevacqua

Indice della presentazione: Introduzione Il calore radiante Misure sulla termopila di M. Melloni Conclusioni

Presso il Liceo Classico “G. B Presso il Liceo Classico “G. B.Vico” di Napoli, è in corso di realizzazione un Museo di Fisica. Di notevole valore storico è la strumentaria presente nel Gabinetto di Fisica. La prima azione di valorizzazione della collezione riguarda il ripristino degli strumenti relativi allo studio della radiazione infrarossa.

I sistemi utilizzati nell’800 per studi sull’infrarosso, “TERMOCROSI, (da termon, calore e crosis, colorazione) presenti nel Museo sono: Termopila Galvanometro astatico Cubo di Leslie Piastra di Rame Lucerna di Locatelli Banco di Melloni completo di accessori

(Sostituisce il Galvanometro) Cubo di Leslie Strumento universale (Sostituisce il Galvanometro) Termopila

Lampada di Stefan-Boltzmann (Permette di estendere lo studio alle alte temperature)

Considerazioni sugli strumenti.. Il banco detto “di Melloni”, strumento utilizzato per i primo studi sul calore radiante, richiedeva una delicata operazione di taratura e predisposizione dello strumento per lavorare in regime di linearità. Per effettuare questa operazione era necessaria la duplicazione di alcuni componenti. In tutte le collezioni visitate, non si sono trovate queste condizioni. È chiaro che lo strumento funzionava ma solo per determinazioni qualitative.

Considerazioni sugli strumenti.. In particolare, per utilizzare la termopila in regime di linearità Melloni usava l’accorgimento di porre una seconda sorgente in posizione opposta alla sorgente in misura. In questo modo riusciva ad avere tra le due facce della termopila una piccola differenza di temperatura, e quindi ad avere una risposta lineare con la sollecitazione. Con la animazione seguente capiremo meglio ….

Considerazioni sugli strumenti.. Galvanometro Configurazione 1 Sorgente 2 Termopila Sorgente 1

Considerazioni sugli strumenti.. Galvanometro Configurazione 2 Sorgente 2 Termopila Sorgente 1

Banco detto “del Melloni” Nella Memoria “.. Sur la trasmission libre de la chaleur rayonnante par different corps solides e liquides, <<Ann. De Chim. Et de Phys.>>, LIII, p. 5, 1833 Melloni si pone il problema del riscaldamento dei pezzi del banco durante gli esperimenti. Verifica a tal fine, se il termomoltiplicatore segnala un passaggio di corrente se la sorgente è schermata da diversi materiali*. * Vedi P. Codastefano, E. Schettino - Il modo di sperimentare di un grande fisico italiano dell’800 Macedonio Melloni

Banco detto del Melloni Noi abbiamo provato a misurare la temperatura in diversi punti della termopila per verificare se durante la misura c’erano parti di questa che si riscaldavano rendendo non corretta la misura….

Banco detto “del Melloni” Termopila Banco detto del Melloni Sorgente Schermo Ganot, trattato elementare di Fisica - 1863 Noi abbiamo provato a misurare la temperatura in diversi punti della termopila per verificare se durante la misura c’erano parti di questa che si riscaldavano rendendo non corretta la misura….

Banco detto “del Melloni” Termopila Sorgente Datalogger Quad multimetro

Banco detto “del Melloni” Temperatura termopila lato cubo Temperatura termopila lato opposto 2 3 1 Temperatura ambiente Verifica del funzionamento di una termopila

Banco detto “del Melloni” Commento al grafico Nella zona contrassegnata con un 1 cerchiato (primi 90 sec di funzionamento del sistema) vediamo come varia la temperatura sulle due facce della termopila. Si nota un lieve aumento della temperatura anche della faccia opposta a quella che “vede” la sorgente. Lato termopila Tempo (s) Delta temp. (°C) Lato sorgente Lato opposto 90 360 0,12 0,06 0,95 0,33 Per un tempo più lungo (circa 6 minuti) si nota un aumento della temperatura della faccia non esposta alla sorgente della termopila significativo (0,33 °C). Questo sposta lo strumento nella regione di non linearità, quindi non più affidabile per effettuare delle misure di calore radiante.

Conclusioni ….