termodinamica - costruzione di un termometro a mercurio | ||
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Costruzione di un termometro a mercurio | ||
Riempimento del termometro |
Per introdurre il mercurio nel termometro, si saldava all'estremità superiore del tubo capillare un imbuto che poi si riempiva di mercurio. Inclinato un po' il tubo, si faceva dilatare l'aria, che si trovava intrappolata nel serbatoio, riscaldando quest'ultimo con una lampada ad alcool o collocandolo sopra una grata inclinata e circondandolo di carboni ardenti. L'aria espandendosi usciva dall'imbuto. Se quindi si lasciava raffreddare il tubo, tenedolo in posizione verticale, l'aria che rimaneva subiva un processo di contrazione (dovuto al suo raffreddamento) con conseguente diminuzione di pressione. Allora la la pressione atmosferica costringeva il mercurio a passare dall'imbuto al serbatoio attraverso il tubo capillare, anche se questo presenta un piccolo diametro.
Tuttavia il mercurio cessava ben presto di penetrare nel serbatoio, perché l'aliquota d'aria ancora intrappolata nel termometro assumeva quasi subito una pressione tale da opporsi alla somma di quella atmosferica esterna maggiorata della pressione esercitata dalla colonna di mercurio. Non si doveva far altro che ripetere molte volte l'operazione in modo da far entrare ogni volta una certa quantità di mercurio nel serbatoio alla fine del capillare di vetro. Ci si fermava quando il mercurio nel tubo lo occupava quasi tutto con una colonna il più possibile priva di bolle d'aria. L'aria restante si allontanava riscaldando il serbatoio fino a che il mercurio entra in ebollizione. I vapori di mercurio, sprigionandosi, trascinano via l'aria e l'umidità che ancor si trova nel tubo e nel serbatoio.
A questo punto, con lo strumento riempito di mercurio secco e puro, si toglieva l'imbuto. Non restava poi che chiudere il capillare alla lampada. Questa era un'operazione delicata, non tanto per la difficoltà di fondere il vetro, ma piuttosto perché si doveva calibrare la quantità di mercurio nel capillare in funzione dell'intervallo di temperatura coperto dal termomentro. Scaldando nuovamente il serbatoio si scacciava a seconda dei casi la metà o i due terzi del mercurio nel tubo. Se non si facesse così, esso non potrebbe dilatarsi e il termemetro si spezzerebbe al primo utilizzo. In generale, la quantità di mercurio che bisogna allontanare dal tubo è tanto più grande quanto più elevate sono le temperature che lo strumento dovrà misurare.
Nell'operazione di chiusura alla lampada del tubo capillare, bisogna inoltre adottare la precauzione di farlo mentre il liquido, per un nuovo riscaldamento del serbatoio, si trovasse in corrispondenza dell'estremità da chiudere. In tal modo non rimaneva aria nel termometro. In caso contrario, l'aria compressa dalla risalita del mercurio nel capillare, poteva raggiungere una pressione tale da rompere il tubo.