Misurare la temperatura con le termocoppie

Si sente spesso parlare di termometri o strumenti per la rilevazione della temperatura con tecnologia a termocoppia, in grado di fornire delle misurazioni accurate e veloci utili in differenti circostanze. 

È bene dunque conoscere il principio fisico che sta alla base del loro funzionamento e le specifiche caratteristiche di questa strumentazione.

Come funziona una termocoppia

La termocoppia è sensore in grado di misurare la temperatura grazie all’effetto termoelettrico, vale a dire il principio scoperto dal fisico Seebeck. Nel 1821, egli vide che la tensione elettrica generata su due barrette metalliche, realizzate in materiali diversi, si modificava in funzione della temperatura, così decise di raccogliere tali dati utilizzando un rilevatore: in questo modo nacque la termocoppia.

Analizzando lo strumento si può vedere che i metalli sono legati tra loro in due punti che vengono chiamati:

• Giunto caldo: questa è proprio la porzione in cui la variazione della temperatura modifica la tensione elettrica generata tra i due conduttori;

• Giunto freddo: è la parte del sistema in cui si posiziona il rilevatore, si trova all’opposto al punto in cui avviene la misura.

Data la lontananza, anche minima, tra questi due punti, potrebbe esserci una dispersione di calore e quindi un errore nella registrazione della temperatura, per questo motivo gli strumenti sono sempre dotati di un sistema di compensazione.

La termocoppia è un dispositivo facilmente reperibile ed economico: riesce a fornire risultati veloci e precisi, ecco perché un termometro che sfrutta questo sistema è particolarmente apprezzato in un ambito lavorativo dove è d’obbligo fare rilevazioni circa la variazione di temperatura.

Perché misurare la temperatura con una termocoppia

Utilizzare un sistema per la misurazione del grado di calore che sfrutta una termocoppia garantisce numerosi vantaggi:

• Un’adeguata misurazione della temperatura dei gas;

• Un’ottimale rilevazione del grado di calore dei liquidi: se questi si trovano a profondità spinte si può utilizzare una sonda per aiutare la termocoppia a raggiungere il punto esatto che si vuole analizzare;

• La possibilità di collegare a un unico strumento rilevatore più termocoppie e selezionare, di volta in volta, quella d’interesse;

• Compatibilità con differenti sonde specifiche per valutare la temperatura in dati range.

Tipi di termocoppie

Le termocoppie, per mostrare i valori che registrano, devono essere collegate a un rilevatore. Infatti, a seconda della misura che occorre fare si può scegliere la “testina” più adatta, perché ognuna è specifica per un range di temperature. È possibile scegliere tra:

• Termocoppie K realizzate in cromo e alluminio: hanno prezzi molto contenuti e sono ideali per temperature comprese tra i -200°C e i 1.200°C;

• Termocoppie E fatte in cromo e costantana: sono indicate per misurare temperature basse;

• Termocoppie J in ferro e costantana: sono poco usate, si impiegano solamente per strumenti un po’ obsoleti e danno del loro meglio tra i -40 e i 750 °C. È importante non sottoporle a temperature più alte rispetto a quelle consigliate, altrimenti potrebbero non funzionare più correttamente;

• Termocoppie N contenenti nichel e silicio: sono molto usate perché rilevano bene a valori di temperatura molto alta;

• Termocoppie B, R e S realizzate in platino e rodio: due metalli nobili molto costosi e infatti questa tipologia si sceglie solo quando occorre rilevare misure elevatissime, che arrivano fino a 1.800°C.