DISPENSE DEL CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA – FISICA 1

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0 ( PV ) ( PV ) T T = lim T → P Come temperatura di riferimento si assume il punto triplo dell’acqua al quale si attribuisce esattamente la temperatura di 273.16 K. Il punto triplo è quello a cui coesistono le tre fasi dell’acqua ed è stato preferito rispetto al convenzionale punto di congelamento dell’acqua a pressione atmosferica perché è più esattamente riproducibile in quanto si possono evitare errori dovuti a variazioni di pressione o a piccole quantità di aria disciolta. La temperatura di congelamento dell’acqua, che identifica lo zero della scala Celsius, si colloca a 273.1500 ± 0.0003K. Si può quindi fissare una scala delle temperature usando come termometro un termometro a gas a volume costante: i termometri ordinari vengono poi calibrati in base a queste misure. La scala assoluta o termodinamica della temperatura, definita sulla base del secondo principio della termodinamica, coincide esattamente con la scala del gas ideale che abbiamo appena considerato. Di conseguenza i termometri a gas, anche se non hanno una grande utilità pratica, perché sono scomodi e molto delicati da usare presentano tuttavia un grande interesse proprio perché costituiscono un mezzo per definire la scala termodinamica delle temperature. Oltre a ciò i termometri a gas offrono altri pregi non trascurabili tra i quali una elevatissima precisione dovuta all’elevato coefficiente di temperatura e una elevata accuratezza dovuta al fatto che la dilatazione termica del materiale di cui è costituito il bulbo contenente il gas è assolutamente trascurabile rispetto alla dilatazione del gas stesso. L’elevato coefficiente di temperatura li rende anche sensibili a variazioni di temperatura molto piccole. Infine alcuni gas (es. idrogeno e elio) consentono di scendere fino a temperature molto basse (con l’idrogeno si arrivano a misurare temperature fino a 1 K) oppure arrivare a temperature molto elevate (con l’elio o l’azoto contenuti in recipienti di iridio puro si arriva fino a 2000 °C). Al di là di questi vantaggi rimane però il fatto che il termometro a gas è uno strumento scomodo da usare e nella pratica vengono usati termometri differenti. La scala Internazionale delle temperature I termometri possono essere classificati sulla base della proprietà termometrica che sfruttano. Le tipologie più importanti di termometri sono raccolte nella tabella seguente: 46 T (6.2)
Termometro Proprietà termometrica Termometro a gas a volume costante Pressione del gas Termometro a gas a pressione costante Volume del gas Termometro a liquido Altezza di una colonna di liquido Termometro a resistenza Resistenza Termocoppia Forza elettromotrice Contemporaneamente all’esigenza di avere a disposizione termometri pratici da usare, si è sentita anche l’esigenza di avere a disposizione una scala di riferimento più comoda di quella fissata con il termometro a gas. Già nel 1927 nel corso della VII Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure fu deciso di adottare una scala internazionale delle temperature per avere una scala termometrica rigorosamente standardizzata che potesse essere facilmente usata per la calibrazione accurata di qualunque strumento di misura. La scala fu scelta naturalmente in modo che coincidesse il più possibile con la scala termodinamica assoluta (e quindi con la scala Celsius che rispetto a quella termodinamica ha soltanto l’origine traslata di 273.15 unità). La scala internazionale è definita mediante un certo numero di punti fissi, cioè di temperature standard di riferimento, alle quali essa coincide esattamente con la scala Celsius. I punti fissi corrispondono alle temperature di altrettanti equilibri di fase alla pressione di 1 atmosfera. L’elenco di tali punti è riportato in tabella: Sostanza Equilibrio T/°C Ossigeno liquido-vapore -182.97 Acqua (satura d’aria) solido-liquido 0.00 Acqua liquido-vapore 100.00 Zolfo liquido-vapore 444.60 Antimonio solido-liquido 630.50 Argento solido-liquido 960.80 Oro solido-liquido 1063.00 47
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P α= (9.17) P Se però si esprime
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Altri metodi di fitting Tra i vari
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