STEP #10 - I libri

 Di seguito una breve bibliografia riguardante il pirometro:

1. R. BARBER, A Radiation Pyrometer Designed for In-Flight Measurement of Turbine Blade Temperatures, Vol. 78, Section 3, pp. 1591-1596 in << SAE Transactions >>, 1969.               
2.  John A. CHALDECOTT, Presidential Address: Josiah Wedgwood (1730-95): Scientist, in <<The British Journal for the History of Science>>  Vol. 8, No. 1,  pp. 1-16 (19 pages), Cambridge University Press, 1975.                                                                                               
3.  Nicola ROSSI, Manuale del termotecnico. Fondamenti. Riscaldamento. Condizionamento. Refrigerazione, Milano: Hoepli Editore, 2003.                                                                           
4.  Federica FAVINO, La “vita culturale” delle cose: Le Macchine di Fisica di Monsignor Leprotti, Vol. 44, No. 130 (1), pp. 179-212 in Società editrice Il Mulino S.p.A., 2009.               
5.  Philipp VOGELIN, Peter OBRECHT & Konstantinos BOULOUCHOS, Experimental Investigation of Multi-In-Cylinder Pyrometer Measurements and Exhaust Soot Emissions Under Steady and Transient Operation of a Heavy-Duty Diesel Engine, Vol. 6, No. 3 pp. 1855-1865, in <<SAE International Journal of Engines>>, 2013.                                                
6.   Henry GLASSIE, Daniel Johnston: A Portrait of the Artist as a Potter in North Carolina, pp. 81-108, in Indiana University Press, 2020.

STEP #09 - Gli inventori

La moderna tecnologia nasce in Inghilterra negli anni della rivoluzione industriale ed è connessa ad alcune importanti scoperte.  Con l’invenzione di nuovi macchinari e nuove tecnologie si poté assistere al passaggio dall'artigianato all'industria. In questo periodo vi fu l'industrializzazione di una delle più antiche manifatture, quella della ceramica.

Josiah Wedgwood ceramista e imprenditore inglese, nato nel 1730 a Burslem  da una famiglia di vasai, deceduto nel 1795, fu uno dei maggiori esponenti della prima rivoluzione industriale. Si impegnò nello sviluppo delle ceramiche fondando nel 1769 la celebre manifattura Etruria. 

 Nella sua industria utilizzò una moderna divisione del lavoro, distinguendo nettamente un reparto di progettazione da quello di produzione. Le sue ceramiche e porcellane ispirate  nelle forme e nelle decorazioni, all'antichità classica, gli fecero acquisire una fama mondiale. L'invenzione del pirometro lo elevò a membro della Royal Society. 

Fonti:

• https://architettura.unige.it/did/l1/disegnoind/oind.pdf
• https://it.wikipedia.org/wiki/Josiah_Wedgwood

STEP #08 - I materiali

I primi termometri ottici non erano elettronici ed erano strumenti artigianali e molto costosi. Erano composti prevalentemente da una parte meccanica che sosteneva la fondamentale parte ottica. La parte di misura era rappresentata da circuiti molto elementari , composti da una pila, una lampadina e un potenziometro. L'utilizzo di questi strumenti richiedeva molta esperienza e collaborazione da parte degli operatori, che dovevano girare ghiere e rotelle. 

 Ai  giorni nostri la situazione è totalmente cambiata, non esiste infatti pirometro infrarosso che non sia totalmente elettronico ed in larga maggioranza sono digitali, dove il ruolo del circuito è fondamentale. Le lenti utilizzate sono fondamentali e di vario tipo. La parte ottica permette allo strumento di misurare temperature catturando la radiazione infrarossa emessa dal corpo.  L'avvento delle nuove tecnologie e l'utilizzo dei laser ha portato questi strumenti ad essere sempre più precisi , semplificandone l'utilizzo. 

Per maggiori informazioni visitare il sito:https://www.sensorstore.it/files/Manuali/CEAM-Infra-1_IT_N1.compressed.pdf

STEP #07 - Il mito

Data l'etimologia della parola pirometro ( piro- dal greco <<fuoco>> e -metro <<misura>> ) e dato il ruolo che assume questo strumento nella misura delle  temperature, il mito greco di Prometeo è quello che meglio rappresenta le funzionalità dello strumento.

Nella Grecia antica circolava ovunque la storia secondo la quale il grande dio del cielo, Zeus, nascose il fuoco agli uomini, ma che l'eroe Prometeo , poiché amava gli uomini, decise di donar loro ciò che gli avrebbe permesso di diventare i padroni della Terra, il Fuoco. C'era  solo un problema, il fuoco apparteneva agli Dei. Nonostante ciò  Prometeo riuscì a rubare qualche scintilla che ripose in un bastone di ferro . Si  recò poi dagli uomini porgendogli il grande dono. 

Prometeo ruba il fuoco

Per questo furto Zeus punì il Titano  incatenandolo a una roccia, e inviando un avvoltoio a divorare ogni giorno e per l’eternità il fegato dell’eroe; di notte, le ferite si rimarginavano . Il mattino seguente Prometeo doveva subire nuovamente il supplizio. Prometeo sopportò questa tortura per anni, finché non venne liberato da Ercole.

La punizione di Prometeo

STEP #06 - Il simbolo

L'adesivo sottostante è un segnale di pericolo utilizzato solitamente nei quadri elettrici e negli impianti ma anche in ambito industriale per  prevenire ustioni e incidenti sul lavoro .  Adesivo che segnala tramite  pittogramma e  testo multilingua una temperatura elevata.

Questa simbologia rappresenta alla perfezione il principale utilizzo del pirometro. Questo strumento , come già spiegato , è in grado di misurare elevate temperature anche superiori all'incandescenza.

Alta temperatura, immagine tratta da: www.seto.it

STEP #05 - Il principio fisico

Il pirometro riesce a misurare la temperatura di un corpo grazie alla radiazione elettromagnetica nella gamma dell'infrarosso emessa dal corpo. La gamma dell'infrarosso si estende da circa 0,7 µm fino all'infrarosso estremo, con una lunghezza d'onda di circa 1000 µm.

Immagine tratta da : www.infrarodon.com

Il calore, o più precisamente la radiazione termica è una radiazione elettromagnetica emessa dalla superficie di un oggetto ed è causata dalla sua temperatura. Durante la dispersione è possibile misurare l’energia portata da queste onde elettromagnetiche permettendoci quindi di misurare la temperatura senza toccare il corpo interessato.

Il livello di Radiazione di un Corpo può essere espresso con la seguente Formula matematica definita dal Fisico Tedesco Max Planck  , denominata anche Legge di Planck: 

Ogni strumento di misurazione ha incorporato un processore che ha il compito di analizzare le radiazioni in uscita dal corpo e calcolare la temperatura reale.

Per maggiori informazioni riguardanti le  misurazioni termiche e i loro principi visitare il sito: dma.ing.uniroma1.it

STEP #04 - La scienza

Il funzionamento del pirometro  si basa sullo  sfruttamento    delle  radiazioni elettromagnetiche  emesse dai corpi in esame. Questo strumento, trova quindi applicazione nell'elettromagnetismo.

L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e magnetica e le loro correlazioni come ad esempio i campi magnetici.

Intorno al 1873 il fisico scozzese James Clerk Maxwell studiando i fenomeni elettrici e magnetici, scoprì che una carica elettrica oscillante produce un campo elettrico e un campo magnetico tra loro perpendicolari, che si propagano in forma di onda trasportando energia. Successivamente affermò che la luce è costituita da onde elettromagnetiche ( o radiazioni elettromagnetiche) formate dalla contemporanea propagazione di un campo magnetico e di un campo elettrico tra loro perpendicolari. 

Nel 1887 tramite una serie di esperimenti Heinrich Hertz dimostrò l'esistenza delle onde elettromagnetiche validando le ipotesi fatte da Maxwell e spianando la strada ai futuri lavori di Marconi.

Onda elettromagnetica, immagine tratta da: 
andreaminini.org

STEP #03 - Un glossario

Il Pirometro Ottico o Termometro a radiazione o ancora a raggi infrarossi può essere sia di tipo portatile, simile ad una pistola, sia uno strumento progettato per essere impiegato in applicazioni dette “FISSE”.

E' composto dalle seguenti parti a prescindere che sia portatile o fisso:

•   Sensore: è un componente elettronico che serve a captare la radiazione infrarossa che arriva allo strumento. Questo segnale viene elaborato da un circuito di controllo e trasformato in un dato di temperatura.

•  Parte Elettronica:  ai giorni nostri il pirometro è quasi totalmente elettronico, infatti questo permette agli strumenti odierni di misurare, convertire, calcolare e ritrasmettere segnali semplificando le misure.

• Parte Ottica:  necessaria per catturare e concentrare la radiazione infrarossa emessa dal corpo che stiamo misurando. Permette allo strumento di funzionare ad una distanza più o meno grande dal punto di misura.

• Camicia di Protezione e/o di Raffreddamento: dispositivo di protezione appositamente costruito per il pirometro che dovrà contenere. Protegge lo strumento da elevate temperature, polvere e umidità.

• Purga d'Aria: è un flusso d'aria che viene fatta circolare nella parte frontale e ottica del pirometro, principalmente con lo scopo di mantenere pulite le lenti , ma anche per un parziale raffreddamento dello strumento.

•  Laser: non viene  mai impiegato per effettuare la misura come talvolta viene creduto, ma viene usato per tracciare il punto di misura dello strumento.

Termometro a infrarossi/Pirometro , immagine tratta da: it.trotec.com

STEP #02 - L'immagine

Antico Forno Bassini, immagine tratta da: 

www.fotografiacittadellapieve.it

Pirometro ritrovato nel Vecchio Forno Bassini, luogo dove si sfornavano pane, pizza e focacce. Ambiente di ritrovo e un sicuro rifugio per la comunità durante gli anni della seconda Guerra Mondiale.

Pirometro elettrico, immagine tratta da:
www.antik.it

Pirometro elettrico realizzato dalla Allocchio Bacchini di Milano negli anni trenta. Realizzato in legno e ottone, si basa sulla variazione di resistenza elettrica dei metalli al variare della temperatura, e può misurare temperature fino a 1200°.

Pirometro ottico a radiazione, immagine tratta da:
www.antik.it

Pirometro ottico a radiazione realizzato negli anni cinquanta. E' utilizzato per misurare temperature elevatissime in particolare delle fornaci di ceramica.

STEP #01 - Il nome

Il pirometro (  piro- dal greco <<fuoco>> e -metro <<misura>> ) è un particolare termometro  atto alla misurazione di elevate temperature , anche superiori all'incandescenza. Esistono tanti tipi di pirometro e tra questi ve ne sono a misurazione diretta e a misurazione indiretta.

Il pirometro ad argilla fu il primo tipo di termometro a irraggiamento, inventato da Wedgwood per misurare le temperature delle fornaci da ceramica. Usato in passato, e basato sull'osservazione della contrazione di volume subita da un blocchetto di argilla che si disidrata al crescere della temperatura. Nel 1901, invece, il fisico tedesco Ferdinand Kurlbaum , inventò  il primo pirometro con filamento a scomparsa, ovvero un pirometro ottico in grado di misurare temperature comprese tra i 600 e i 3000 C°.

Nella tecnica moderna però si usano altri pirometri, i quali permettono maggiore esattezza nella misura, anche a distanza. Si suddividono in tre categorie: calorimetrici, elettrici e ottici.

La parola ''pirometro'' in alcune lingue del mondo:

•  Inglese: pyrometer ;
•  Tedesco: hitzemesser;
•  Francese: pyromètre;
•  Cinese : 氣壓計  (gaowen jì).