Termodinamica
Apparecchio di Tyndall
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Disco in cera con palle per l'esperienza di Tyndall
Disco in cera con palle per l'esperienza di Tyndall
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
1870119
1925a81
Completo
Danneggiato
Funzionamento NV
Dimensioni
MATERIALI: ottone, latta, rame, stagno, piombo, bismuto, ferro, cera
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1868 - 1874
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina F
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Clerc A. (1885) pag. 492, fig. 372
Ganot A. (1883) pag. 292, fig. 372
Milani G. (1869) Vol. 4, pag. 192, fig. 372
Pinto L. (1892) pag. 345, fig. 372
Privat Deschanel A. - Pichot (1871) pag. 350, fig. 372
 

Questo dispositivo, ideato dallo scienziato irlandese John Tyndall (1820-1893) nei primi anni '60 del XIX secolo, veniva utilizzato in ambito di calorimetria (cioè il ramo della termodinamica che si occupa di misurare le quantità di calore prodotte o assorbite nei vari fenomeni termici presentati dai corpi) per dimostrare in modo semplice, ma efficacissimo, i differenti valori che sostanze diverse presentano di calore specifico attraverso le differenti velocità con cui delle sfere metalliche si fanno strada attraverso uno strato di cera.

Lo strumento è costituito da un insieme di componenti. Si hanno infatti una base-supporto in lamierino d'ottone, molto probabilmente un rifacimento posteriore del pezzo originale, forse andato perduto o rottosi, da un "foglio" di cera (la cui forma dimostra che il dispositivo veniva sì utilizzato anche in un passato recente, ma non con le dimensioni classiche del pane di cera descritte, per esempio, nei trattati del XIX secolo), da cinque sfere di metalli diversi (rame, ferro, bismuto, stagno, piombo) e da un porta sfere. Nella voce "stato" della scheda tecnica dello strumento figura la voce "danneggiato" perché una delle sferette ha perduto l'anellino di sospensione.

Per effettuare la verifica, per prima cosa si cola una forma cilindrica di cera gialla di 15-20 centimetri di diametro e di 12 millimetri di spessore e, una volta raffreddato, si collocava tale disco su un supporto anulare. Dopodiché, con le sferette ancorate al porta sfere, si provvedeva a scaldarle tutte alla stessa temperatura semplicemente immergendole in un bagno d'olio a una temperatura tra i 180 e i 200 ºC. Le sferette, munite di un anellino di sospensione, sono identiche per volume e peso, il che implica che esse sono più o meno vuotate internamente, essendo diverse le densità dei metalli che le formano. In questo modo le sferette metalliche, una volta depositate roventi sul disco di cera, hanno tra loro stessa area di contatto a mano a mano che esse scendono attraverso il disco di cera e stessa forza peso, cosicché le diverse velocità di discesa manifestate dalle palline sono imputabili ai soli differenti calori specifici dei materiali.

E' evidente che ciascuna sfera cede calore (raffreddandosi) alla cera, che invece si fonde, facendo avanzare il corpo lungo lo spessore del disco, fintantoché la temperatura di ciascuna sfera è superiore a quella di fusione della cera stessa. Quelle sfere per le quali il calore specifico è maggiore (si ricordi che hanno stessa massa), attraversano per prime lo spessore del disco di cera. Si vedrebbe dunque la sferetta di ferro attraversare rapidamente lo strato i cera, seguita poi dalla pallina di rame e infine a fatica da quella di stagno (se lo spessore del disco di cera è maggiore di quello indicato, allora tale pallina non riesce a passarci attraverso). Le sferette di piombo e di bismuto non sono in grado di attraversare il disco di cera: la biglia di piombo si ferma circa a metà spessore, mentre quella di bismuto, si arresta ancora prima.

Se ne conclude che masse uguali di sostanze diverse liberano nel raffreddarsi quantità diverse di colore, per il fatto che esse hanno differenti valori di calore specifico. In altre parole, se corpi di uguale massa e temperatura sono costretti a raffreddarsi della stesso numero di gradi, il calore liberato da ciascuno di essi risulta diverso.