Prontezza del Termometro

Preparazione di Esperienze Didattiche 2009-10
Studio dell’andamento in funzione del tempo della temperatura di un
termometro con immerso in un liquido mantenuto a temperatura costante
Scheda Studente
Elementi a disposizione per l’esperimento:
 cronometro digitale
 termometro, al decimo di °C
 sonda di temperatura
 thermos, contenente ghiaccio fondente a temperatura T1  0 °C
 becker, contenente acqua distillata bollente, a temperatura T2  100 °C
 fornellino elettrico, riscaldatore a potenza costante
Procedura con il termometro:
Si scelgano inizialmente un insieme arbitrario di valori preferibilmente equispaziati (ad
esempio, 15 valori) di temperatura Ti compresi tra due valori Tmin e Tmax . Per evitare di dover
misurare tempi troppo brevi, si suggerisce di adottare come Tmin valori intorno a 30°C (ad
esempio, 35 °C) . Inoltre, per facilitare la successiva analisi dei dati relativi all’andamento della
temperatura si suggerisce di adottare come Tmax un valore tra 70°C e 75°C. Durante
l’esperimento si misurano i tempi ti necessari al termometro per raggiungere le temperature Ti
a partire dalla temperatura T1  0 °C. Per far questo, si ponga il termometro nel thermos con
ghiaccio fondente a temperatura T1  0 °C, poi lo si immerga nel becker con acqua bollente a
temperatura T2  100 °C, facendo partire il cronometro. Si misuri il tempo ti necessario perché
al termometro raggiunga la temperatura Ti .
Analisi dei dati:
Si riportino su carta millimetrata semilogaritmica i punti sperimentali  ti , Ti  .
Si trovi la funzione che meglio approssima i dati e se ne ricavino i parametri dal grafico
Suggerimenti per l’uso della scala logaritmica
-
Uno degli assi presenta una scala divisa in 3 zone dette “decadi”, ognuna delle quali ha
origine con una potenza di 10 (ad esempio 101, 102, 103) e presenta valori che differiscono di
un fattore 10. Nel caso in esame si utilizzerà quindi una sola di queste decadi.
-
Ogni decade presenta 10 valori di riferimento non equidistanti che rappresentano il
coefficiente della potenza di 10 scelta come origine (ad esempio 2*101, 3*101, 4*101, …).
Gruppo di ricerca Didattica DF/ICT (Lombardi S., Monroy G., Sassi, E., Testa I.)
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Preparazione di Esperienze Didattiche 2009-10
Procedura con la sonda di temperatura:
A sensore acceso, effettua lo stesso esperimento precedente (cioè sposta una volta soltanto la
sonda dal thermos con ghiaccio fondente al becker con acqua bollente) e misura l’andamento di
T(t).
Analisi dei dati
Effettua un fit delle misure con la funzione A 1  exp  Ct    B . Riporta i parametri del fit con le
incertezze e le unità di misura appropriate:
A: ………  ……… ; B: ………  ……… ; C: ………  ………;
Qual è il significato fisico dei parametri del fit?
A) ____________________________________________________________________________
B) ____________________________________________________________________________
C) ____________________________________________________________________________
 T  T (t ) 
A partire dai dati raccolti, calcola una nuova colonna definita come ln R  ln  2
.
 T2  T1 
Visualizza il grafico di ln R in funzione del tempo, quindi fai un fit lineare con la funzione mt  q .
Riporta i parametri del fit con le incertezze e le unità di misura appropriate:
m: ………  ……… ; q: ………  ……… ;
Qual è il significato fisico dei parametri del fit?
m) ____________________________________________________________________________
q) ____________________________________________________________________________
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