# STEP 26 - LA CHIMICA E GLI STRUMENTI SCIENTIFICI

L'ipsometro a pressione è uno strumento scientifico che come abbiamo avuto modo di appurare dai precedenti post ha un funzionamento molto semplice rispetto magari ad altri più complessi.

Il suo funzionamento si basa proprio sulla caratteristica chimica dell'acqua (o di qualsiasi altro liquido) che a seconda della pressione esterna differente che agisce su di essa, tenderà a bollire ad una determinata temperatura, tale temperatura rapportata ad una specifica scala permetterà di ottenere la quota d'altezza alla quale ci si trova. 

L'aeriforme che si forma durante l'ebollizione si addensa in ammassi detti "bolle", da cui il nome del fenomeno. Le bolle aeriformi costituiscono la fase dispersa, mentre il liquido circostante è detto fase continua.

L'ebollizione si verifica solo allo stato liquido e quando la tensione di vapore del liquido eguaglia la pressione atmosferica (o più in generale quella dell'ambiente circostante).
Poiché la tensione di vapore non è mai nulla, abbassando sufficientemente la pressione si può provocare l'ebollizione a temperature anche vicine al punto di congelamento.

Viceversa, alzando la pressione a temperatura costante si interrompe l'ebollizione.
All'aumentare della temperatura, dato che la tensione di vapore aumenta, si ha che, a parità di pressione, scaldando un liquido non in ebollizione lo si porta in ebollizione, mentre viceversa raffreddando un liquido in ebollizione, l'ebollizione cessa. Tuttavia, continuando a scaldare un liquido già in ebollizione, se si mantiene costante la pressione, la temperatura non aumenta, in quanto tutto il calore somministrato viene assorbito dal fenomeno dell'ebollizione (calore latente).

BIBLIOGRAFIA:

https://it.wikipedia.org/wiki/Ebollizione

# STEP 8 - I MATERIALI

 

L'ipsometro a pressione è stato largamente usato nell'800 e ad inizio '900 proprio per la sua facilità di trasporto, caratteristica fondamentale per uno strumento che ha avuto largo utilizzo nelle spedizioni, soprattutto alpine, ma anche per la sua facilità di produzione.

Esso è infatti composto da un termometro graduato, per rilevare la temperatura d'ebollizione dell'acqua, e dall'involucro circostante e dei supporti per il termometro stesso fatti di un metallo che posso resistere alle temperature prossime ai 100°C. In passato si è fatto largo uso di ferro o leghe di rame come l'ottone per tali elementi, ma ultimamente si preferisce l'acciaio inox, dato l'ambiente predisposto alla corrosione, che garantisce una maggiore durabilità ed affidabilità dell'oggetto.

BIBLIOGRAFIA:

http://www.astropa.inaf.it/wp-content/uploads/2018/01/Fuess1932a.pdf

#STEP 5 - LE LEGGI FISICHE

Dal precedente post si è compreso come il termobarometro si basi sulla stretta correlazione che persiste tra due scienze apparentemente diverse quali la termodinamica e la barometria.

Il principio fisico che dà validità a questo a questo strumento è dettato dal fatto che il punto di ebollizione di un liquido diminuisce al diminuire della pressione atmosferica , e che la pressione barometrica a sua volta diminuisce con l'altezza del punto di osservazione. 

Sapendo, infatti, che la temperatura di ebollizione dell'acqua è quella temperatura alla quale la tensione di vapore eguaglia la pressione atmosferica, risulta evidente la dipendenza del fenomeno dell'ebollizione con la pressione esterna. Ad esempio, alla pressione al livello del mare (pari ad 1 atm) la temperatura di ebollizione di acqua distillata è 100°C, ma se per caso ci trovassimo in una località di montagna la sua temperatura di ebollizione risulterebbe inferiore.

La legge che regola questa relazione è l'equazione di Clapeyron, la quale formulata nel 1834 dal fisico francese, ha espresso la relazione che lega fra loro la pressione (p), la temperatura (T), il calore latente di vaporizzazione (l, ossia la quantità di calore che dobbiamo fornire all’unità di massa di una sostanza per trasformarla da liquido a vapore) e la differenza di volumi specifici tra i due stati di aggregazione fra cui avviene il passaggio di stato (v) nel seguente modo:

dp/dT = l/T(v)

BIBLIOGRAFIA:

https://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_di_Clapeyron

https://www.chimica-online.it/download/tensione-di-vapore.htm

#STEP 4 - LA SCIENZA NELLO STRUMENTO

 Come risulta evidente dal primo post etimologico, il termobarometro affonda le sue radici principalmente in due branche della fisica particolarmente ampie ed interessanti quali la termodinamica e la barometria.

La termodinamica è quella parte della fisica, inizialmente nata per studiare, in base a esigenze di carattere tecnico legate all’invenzione della macchina motrice a vapore, le modalità con cui si può ottenere lavoro meccanico utilizzabile sfruttando la tendenza spontanea del calore a passare da corpi a temperatura più alta a corpi a temperatura più bassa, e sviluppatasi poi sino a comprendere lo studio del comportamento macroscopico di una vasta classe di sistemi fisici (gas, liquidi, solidi, materiali magnetici, radiazioni elettromagnetiche, e anche strutture proteiche, celle elettrolitiche, soluzioni, ecc.) in seguito a scambî di energia e materia, determinati per es. da differenze di temperatura e di densità (quali avvengono nelle transizioni di fase, nei fenomeni di conduzione termica e elettrica, nelle reazioni chimiche, nei processi di diffusione, ecc.).

Con barometria, si intende invece quella scienza che studia la misurazione della pressione. Si ponga attenzione al fatto che essa non cerca di dare spiegazioni fisiche a tali fenomeni, per tale ambito si fa riferimento alla termodinamica, ma all'ambito tecnico delle misurazioni della pressione.

BIBLIOGRAFIA:

https://www.treccani.it/vocabolario/termodinamica/

https://www.garzantilinguistica.it/ricerca/?q=barometria&idl=4d7eb35e69fe491ca9ef1a72b12a7ae1&v=IT