DISPENSE DEL CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA – FISICA 1

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o meno lungo. Per mysure accurate occorre quindi ricontrollare la taratura del termometro confrontandolo con i termometri di riferimento dopo che questo è stato portato a temperature elevate. Un’altra frequente causa di errore deriva dal fatto che questi termometri sono generalmente tarati ad immersione totale. Questa condizione si realizza raramente in laboratorio durante la misura cosicché può accadere che mentre il bulbo si trova alla temperatura da determinare, la colonna si trova ad una temperatura vicina a quella ambiente e che può essere anche notevolmente diversa. Si può dimostrare che la correzione Δ da apportare è data approssimativamente dalla relazione: Dove ( ) Δ= kn T − T (6.6) 50 oss a T è la temperatura osservata, T oss a è la temperatura ambiente a cui si trova la colonna, k è il coefficiente differenziale di dilatazione del mercurio nel vetro (k = 0.00016 per la maggior parte dei termometri) ed n l’altezza della colonna esposta che viene espressa in numero di gradi. Oltre ai termometri a mercurio trovano largo uso termometri contenenti altri liquidi. Composti organici come il toluene, il pentano e soprattutto l’alcool sono spesso usati per la costruzione di termometri che consentono la misura di basse temperature. L’alcool permette di arrivare a –60 °C, il toluene a –90 °C e il pentano a –200 °C. I liquidi organici che abbiamo citato sopra hanno coefficienti di espansione superiori da cinque a dieci volte quello del mercurio e questo rappresenta un vantaggio nella costruzione del termometro perché rende trascurabile l’effetto della dilatazione subita dal bulbo che li contiene. Gli svantaggi sono costituiti dal fatto che il coefficiente di dilatazione dei liquidi organici non è lineare, che essi sono meno stabili del mercurio, che non sono colorati e questo rende necessaria l’aggiunta di coloranti che però accelerano i processi di invecchiamento e polimerizzazione e infine che essi sono più inerti rispetto al mercurio perché hanno una minore conducibilità termica ed una maggiore capacità termica.
Termometri a resistenza Termometri a resistenza di platino Sono costituiti da un filamento di platino che può essere racchiuso in un tubicino in vetro oppure in un involucro ceramico oppure ancora in un tubo d’acciaio. Sono commercialmente disponibili sonde di Platino standard la cui resistenza a 0 °C assume un valore specifico. Le più tipiche sono le cosiddette sonde Pt e Pt che hanno 25 100 rispettivamente resistenza pari a 25 Ω e 100 Ω a 0 °C. La temperatura T, espressa in gradi centigradi, viene calcolata dalla resistenza elettrica misurata R attraverso un’ equazione opportuna. Una delle forme di equazione suggerite per lo scopo è la seguente: dove R , 0 ( ) − T 0 ⎛ ⎞ 100 R R T T T = +δ⎜ −1⎟ R − R ⎝100 ⎠100 100 0 51 (6.7) R e δ, sono determinati per calibrazione al punto di fusione del ghiaccio, al 100 punto di ebollizione dell’acqua ed al punto di ebollizione dello zolfo. La (6.7) è ovviamente implicita in T, pertanto può essere risolta solo iterativamente, il che rende il suo impiego scomodo, sebbene il processo converga facilmente dato il piccolo valore di δ. Esistono però anche delle tabelle di conversione della resistenza in temperatura che vengono fornite insieme al termometro ed inoltre vengono anche fornite equazioni più approssimate che esprimono T come funzione esplicita di R in forma polinomiale. I termometri a resistenza di platino sono estremamente maneggevoli e versatili e si possono utilizzare in un vasto intervallo di temperatura. Ricordiamo che l’interpolazione sulla scala internazionale delle temperature da -198 °C a 670 °C è definita proprio sulla base della resistenza di un termometro al platino. Oltre l’ampio range di temperatura in cui sono impiegabili l’altra caratteristica importante di questo tipo di sonda termometrica è la notevole stabilità nel tempo, sebbene per misure molto accurate sia necessario procedere a periodiche tarature. Questa necessità non si manifesta nel caso in cui si sia interessati a misurare variazioni di temperatura e non temperature assolute. Il limite principale delle sonde termometriche a resistenza di platino è invece costituito da una sensibilità limitata. Per una sonda standard del tipo Pt si ha ad esempio (a T = 25°C): 100 ⎛ dR ⎞ ⎜ ⎟ ⎝dT ⎠ T=25°C 0.388 ohm K − = 1 (6.8)
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