Lezione del 06-12-01 ore
16,30-18,30
CORSO DI FISICA TECNICA
ANNO 2001-2002
PROF. ANGELO FARINA
FACOLTA’ DI ARCHITETTURA
1- Concetti di base
2- Igrometro a capello
3- Termoigrografo scrivente a rullo
4- Metodo della pesata
5- Igrometro a condensazione
6- Psicrometro o Igrometro di Assmann
7- Igrometro elettronico
8- Fialette Drager
9- Esercizo: Miscelatore
10- Esercizio: Condizionatore d’aria
Questo strumento di misura consente di rilevare il grado di umidità di un ambiente attraverso un dispositivo sensibile alla dilatazione di capelli o di peli animali tesi tra due sostegni: l’uno fisso, l’altro applicato ad una molla. Al variare dell’umidità relativa i fasci di capelli si allungano o si restringono facendo spostare un binario dentato agganciato al sostegno mobile. Il binario a sua volta fa ruotare una rotella dentata a cui è applicato un indicatore che segnala il grado di umidità su una scala graduata. Tale metodo di misurazione è alquanto impreciso e poco professionale e per rilevazioni scientifiche è consigliabile l’utilizzo di apparecchi con un grado di precisione più elevato.
3- Termoigrografo scrivente a rullo
Questo strumento costituisce la versione professionale dell’igrometro a capelli e viene utilizzato in particolar modo per le rilevazioni di umidità e temperatura all’interno degli ambienti museali laddove risulta indispensabile il controllo di questi due parametri per una conservazione ottimale dei reperti. Il principio di funzionamento riprende quello dell’igrometro suddetto ossia è costituito da fasci di capelli accuratamente selezionati e trattati, che garantiscono una precisione di misura circa del 3% di umidità relativa.
E’ costituito da un tamburo girevole montato su una base all’interno della quale è presente un sistema orologistico che fa avanzare lentamente il tamburo in rotazione (in 24 ore per alcuni modelli, il una settimana per altri). Su di esso è applicato un foglio graduato costituito da due scale che hanno in ascissa il tempo (misurato in ore o giorni) e in ordinata l’umidità e la temperatura. I varori sono segnati sul foglio tramite due pennini oscillanti fissati ad una base retrostante al tamburo. Gli apparecchi che vengono utilizzati come centraline metereologiche dispongono di un terzo pennino che rileva la pressione atmosferica
4- Metodo della
pesata
Il metodo della pesata trova il suo archetipo già in uno strumento inventato da Leonardo Da Vinci ed utilizzato per le previsioni metereologiche. Si basava sul fenomeno fisico secondo cui certi materiali, come la bambagia, assorbono facilmente l’acqua presente nell’aria aumentandone il peso. Utilizzando un semplice piatto di bilancia si può misurare il peso della bambagia prima e dopo l’assorbimento dell’acqua e con una semplice differenza di pesi si ottiene la massa di acqua dell’aria.
Oggi questo metodo consiste nell’utilizzo di un tubo trasparente contenete un materiale fortemente avido d’acqua ( un sale o un acido anidro oppure un gel di silice ) collegato in serie ad un misuratore di portata da aria tramite un tubo. Si fa passare aria compressa umidificata all’interno del tubo trasparente e nello stesso tempo se ne controlla la portata sul contatore. Una volta raggiunta la quantità desiderata si blocca l’immissione di aria e si pesa il tubo che avrà aumentato il suo peso grazie all’assorbimento dell’acqua presente nell’aria trattenuta dai sali. A questo punto attraverso una semplice differenza tra il peso del tubo prima e dopo il passaggio dell’aria si ottiene la massa d’acqua e da qui, conoscendo anche il volume dell’aria passata, si ricava facilmente il titolo e il grado idrometrico.
5- Igrometro a
condensazione
E’ costituito da una vaschetta in acciaio inox aperta, a cui è applicato un termometro che fornisce la temperatura della vaschetta, ed un condensatore di una macchina frigorifera (come una specie di gelatiera) . Quando la macchina si accende il contenitore si raffredda e raggiunta una certa temperatura si appanna con la formazione di goccioline d’acqua. Durante gli esperimenti di laboratorio occorre cogliere attentamente l’istante in cui si formano le prime gocce d’acqua, bloccare la macchina e rilevarne la temperatura. Andiamo a verificare con un diagramma psicrometrico:
Si possono ottenere gli stessi risultati in maniera analitica e più precisa anche svolgendo i calcoli infatti:
I valori di e si ricavano dalle tabelle partendo dalle temperature e , mentre rappresenta la pressione della massa d’aria in oggetto.
6- Psicrometro o
Igrometro di Assman
7-Igrometro
elettronico
L’Igrometro elettronico è ideale per applicazioni di uso comune in quanto i dati di tipo elettronico sono più facilmente trattabili e registrabili. Ciò nonostante non raggiunge la precisione dello psicrometro, per cui è più indicato per rilevazioni a lungo termine.Questo apparecchio misura le resistenze elettriche ed è composto da un sensore di temperatura (termistore), un sensore di umidità (resistenza igroscopica) e da un display su cui leggere i valori. L’elettronica dell’apparecchio consente di compensare le deviazioni del trasduttore di umidità in funzione della temperatura letta ammettendo un errore massimo di 1° sulla temperatura e del 5% sul grado di umidità relativa.
8-Fialette
Dragher
Tale sistema di misurazione è prodotto dalla ditta tedesca Dragher e si presenta come una sorta di fisarmonica. Il funzionamento è come quello di una polpetta azionata a mano con due terminali rigidi e forati (per l’aspirazione e la fuoriuscita di aria) tra i quali è montata una molla di contrasto. Su uno dei due terminali viene incastrata una fialetta contenente delle sostanze sensibili alla grandezza da analizzare. Esistono dunque fialette indicate per verificare il grado idrometrico, altre per rilevare la presenza di gas tossici o infiammabili oppure per il livello di radioattività.
Per il funzionamento basta premere manualmente i due terminali (come in una pompetta) in modo tale da introdurre nell’ analizzatore una quantità di aria, solitamente di 100 . L’aria indotta reagisce con le sostanze chimiche, contenute nella fialetta, facendone cambiare il colore. A questo punto si possono leggere i valori ottenuti sulla scala graduata della fialetta in corrispondenza delle variazioni del colore. Questo strumento è ideale per misurazioni immediate, per questo è utilizzato anche dai vigili del fuoco per rilevare in tempo rapido la presenza di ambienti contaminati. Di contro lo svantaggio è che ciascuna fialetta è di tipo usa e getta per cui una volta aperta deve essere utilizzata immediatamente altrimenti buttata. Non è dunque il sistema di misurazione più indicato se si devono fare molte verifiche in successione.