La fisica del termometro

Misurarsi la temperatura in una fase storica contrassegnata dalla pandemia di Covid19 sta diventando quasi un atto quotidiano. Ma sappiamo davvero quali sono i principi fisici che consentono ad un termometro di misurare la “febbre” e segnalarci la ormai tristemente famosa zona a rischio dei 37,5°?

Iniziamo da vecchi ma affidabili termometri al mercurio. Quando mettiamo il termometro a contatto con una parte del nostro corpo (bocca, ascella, inguine) il calore è assorbito dal vetro e dal mercurio intrappolato. Nel momento che scaldiamo qualsiasi cosa forniamo energia.

Dopo qualche minuto di contatto con la nostra pelle, il termometro si scalda, le molecole di mercurio ricevono energia ed iniziano a muoversi più velocemente, tanto che la goccia di mercurio intrappolata inizia a “gonfiarsi” risalendo lungo l’asta graduata.

Non importa se si tiene il termometro 5 minuti o 1 ora quando corpo e termometro raggiungono la stessa temperatura, non c’è più scambio di calore ed il mercurio si arresta esattamente sulla temperatura del nostro corpo in quel momento.

Ma come funzionano i moderni termometri elettronici? Qui dobbiamo fare una breve premessa. Perché una lampadina scotta ed è luminosa ed un termosifone può essere anche più caldo ma non emette luce? Semplicemente perché non sempre la luce emessa dagli oggetti “caldi” è visibile per l’occhio umano.

Un termosifone caldo emette energia sotto forma di raggi infrarossi: invisibili ai vostri occhi ma percepibili dalla pelle come calore. Così come le case, le macchine, il corpo umano, tutto quanto emette raggi infrarossi.

I moderni termometri elettroni hanno un dispositivo sensibile ai raggi infrarossi che “captati” corrispondono ad una certa temperatura che viene mostrata sul display.

E’ bene ricordare che non dobbiamo confondere calore con temperatura, in fisica si tratta di valori diversi. Il calore non è altro che trasferimento di energia che va sempre ed unilateralmente dall’oggetto più caldo a quello più freddo. Questo processo irreversibile che è alla base anche della freccia del tempo, fa si che ad esempio d’estate mentre gustiamo un bel cono gelato dobbiamo spicciarci se non vogliamo che si trasformi ben presto in un liquido dolciastro ed appiccicoso.

Le molecole calde dell’aria estiva si muovono freneticamente sbattendo contro le palline di gelato. A loro volta, così sollecitate, le molecole del nostro gelato iniziano per effetto di questo trasferimento energetico ad accelerare il movimento. Di conseguenza la temperatura aumenta e il gelato si scioglie.