Misurare la temperatura

MISURARE LA TEMPERATURA

Lo strumento che misura quanto un corpo è caldo, cioè la sua temperatura, è il termometro. Il suo funzionamento sfrutta la dilatazione termica dei liquidi. Il termometro è infatti costituito da un tubicino capillare di vetro la cui estremità inferiore presenta un piccolo allargamento, il bulbo, riempito con un liquido, per esempio alcol.
Quando il bulbo è posto a contatto con un corpo a temperatura superiore, il liquido si riscalda, si dilata e sale nel tubicino lungo il quale è segnata una scala graduata. Il liquido assorbe calore, e si dilata di conseguenza, fino a raggiungere la temperatura del corpo con il quale è a contatto, che viene indicata sulla scala graduata. Comunemente la temperatura si misura in gradi centigradi o gradi Celsius (°C), dal nome del fisico svedese A. Celsius che li ha proposti. La scala centigrada considera la temperatura di fusione del ghiaccio (0°C) come punto di riferimento inferiore, e la temperatura di ebollizione dell’acqua (100°C) come punto di riferimento superiore; l’intervallo tra questi due valori si suddivide in 100 parti uguali: ogni parte corrisponde a un grado centigrado.
Nei Paesi anglosassoni, invece, la temperatura si misura spesso in gradi Fahrenheit (°F), dal cognome del fisico tedesco che li introdusse. Nella scala Fahrenheit il punto di fusione del ghiaccio corrisponde a 32°F e il punto di ebollizione dell’acqua a 212°F; in tal caso l’intervallo della scala è suddiviso in 180 parti ciascuna corrispondente a un grado Fahrenheit.
Nel SI l’unità di misura della temperatura è però il kelvin (K), dal nome del fisico irlandese che l’ha ideata. La scala Kelvin ha come valore più basso lo 0 (zero) assoluto, che corrisponde a -273°C, cioè la temperatura alla quale l’agitazione termica delle particelle cesserebbe e sotto la quale non è quindi possibile scendere: si tratta comunque di un valore teorico, perché lo zero assoluto non viene di fatto mai raggiunto.

MISURARE IL CALORE

L’unità di misura più diffusa per misurare il calore è la caloria (cal), che equivale alla quantità di calore necessaria per far aumentare di 1°C la temperatura di un grammo d’acqua. Spesso, nella pratica, si preferisce utilizzare la Kilocaloria (Kcal), cioè un multiplo corrispondente a 1000 calorie.
È questa l’indicazione che trovi, per esempio, sulle confezioni degli alimenti, dove è riportata la quantità di energia che viene assunta ingerendo una certa quantità di prodotto (di solito 100 g).
Nel Sistema Internazionale, però, l’unità di misura dell’energia è il joule (J), ed è quindi con questa che si misura il calore: 1 J = 0,239 cal e 1 cal = 4,18 J.

    SCIENZE +     Lo zero assoluto

Lo zero assoluto è la temperatura più bassa che possa essere raggiunta. Questa certezza è però teorica, perché la temperatura di 0 (zero) kelvin – oppure -273 °C, a seconda dell’unità di misura – non viene raggiunta in nessun punto dell’Universo, nemmeno nello Spazio interplanetario, freddissimo. Allo zero assoluto l’energia di atomi e molecole sarebbe pari a zero e la loro agitazione termica cesserebbe: non è quindi pensabile un’ulteriore perdita di calore da parte delle particelle. 

Ecco perché sappiamo che è questa la minima temperatura possibile.
Al centro di una nebulosa chiamata Boomerang (nella foto), che dista 5000 anni luce dalla Terra, si trova una stella che sta morendo ed espelle gas ad altissima velocità; espandendosi rapidissimamente, le molecole dei gas si raffreddano, precipitando alla temperatura di 1 kelvin, un solo grado sopra lo zero assoluto. Si tratta di una temperatura eccezionalmente bassa, perché nello Spazio raramente si scende al di sotto dei -235°C.
Sul nostro Pianeta, invece, ma in laboratorio, è stato possibile raffreddare un pezzo di rodio, un metallo raro, fino a un decimo di miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto.
Portare la materia a queste temperature richiede tecnologie sofisticate e laboratori molto costosi. L’obiettivo è quello di studiare le particolarissime proprietà che la materia acquisisce avvicinandosi allo zero.