457 12.6 Gli elementi di misura 12.6.4.6 Termometri a radiazione Questi termometri misurano la temperatura in base alla radiazione termica emessa dai corpi. Non è necessario un contatto diretto tra il corpo oggetto della misura e lo strumento, e possono operare anche nel vuoto assoluto. Anzi, come per la luce, la presenza di un corpo, anche un gas, che assorbirebbe parte della radiazione, sarebbe un disturbo per la misura. comune esperienza osservando un corpo metallico riscaldato sentire che emette calore e poi vedere che emette nel campo della luce visibile, prima rosso scuro, poi arancione, giallo, fino a diventare chiaro e luminoso ad alta temperatura. La radiazione termica è una radiazione elettromagnetica, come la luce, le onde radio, i raggi X, ecc. un fenomeno ondulatorio caratterizzato da lunghezza d onda e frequenza. La radiazione termica cade prevalentemente nel campo dell infrarosso (IR), che non vediamo ma percepiamo come calore, e del visibile, la radiazione percepita dall occhio umano. La lunghezza d onda, dell IR va circa da 50 a 0,75 m, mentre la radiazione visibile arriva fino a circa 0,4 m (v. Fig. 12.36). Raggi X Lunghezza d'onda Luce visibile UV 400 nm 1nm Luce visibile Lunghezza d'onda Fig. 12.36 Legge di StefanBoltzmann m 0,4 IR vicino 0,7 3 Infrarosso 1 m 1 mm IR medio IR lontano 6 Onde Radio IR estremo 15 1000 Spettro della radiazione elettromagnetica. In evidenza lo spettro del visibile e dell IR, in cui cade prevalentemente la radiazione termica. Come si approfondirà nei corsi successivi, trattando dello scambio di calore, ogni corpo emette radiazioni termiche proporzionalmente alla quarta potenza della propria temperatura assoluta, secondo la legge di Stefan-Boltzmann: q = T4 dove q è il flusso di energia termica (J s 1 m 2), T è la temperatura assoluta (K) e è la costante di Stefan-Boltzmann che vale 5,67 10 8 (J s 1 m 2 K 4). La legge di Stefan-Boltzmann, così scritta, vale però solo per un corpo ideale, il corpo nero, capace di assorbire tutta la radiazione incidente. Su un corpo reale, invece, la radiazione incidente, oltre che essere assorbita, può essere riflessa e trasmessa. Ma, per la legge della radiazione termica di Kirchhoff, ogni corpo può emettere solo la radiazione termica che è in grado di assorbire, quindi il corpo nero che assorbe tutta la radiazione che lo raggiunge, la emette, secondo la legge di Stefan-Boltzmann, solo in funzione della propria temperatura. Per i corpi reali, non neri, si definisce emissività o potere emissivo , a una data temperatura, il rapporto tra l energia emessa dal 12a CAPITOLO_421-496.indd 457 27/04/12 12.05
