Due bollitori di Franklin.
Nell`inventario D del 1956, ai numeri 924/925 si legge: “Bollitori di Franklin, uno con etere ed uno con alcol”.
Il bollitore di Benjamin Franklin (1706-1790) è una variante dei primi termoscopi ad aria.
V. Viviani (1622-1703), nella sua opera sulla vita di Galilei (1564-1642), afferma che il termoscopio fu ideato dal fisico pisano durante il periodo padovano, attorno al 1597. La sua testimonianza è confermata da B. Castelli in una lettera a F. Cesarini del 20 settembre 1638, nella quale descrive l`uso dello strumento.
I due bollitori di vetro sono formati da due estremità cave unite da un tubicino, un esemplare ha le due cavità di forma sferica e contiene alcol colorato, mentre l`altro presenta forme tubolari e contiene etere colorato.
L`evaporazione di un liquido avviene quando alcune sue molecole lasciano la sua superficie; esso bolle quando tutto il liquido diventa superficie di evaporazione e dunque al suo interno si formano le tipiche bolle di vapore.
L`ebollizione del liquido avviene quando la tensione del suo vapore saturo eguaglia la pressione cui è sottoposto.
In ognuno di questi due apparecchi è stato messo un liquido opportunamente colorato.
L`alcol alla pressione atmosferica standard di 101,3 kPa bolle a 78,4 °C; l`etere bolle a 34,0 °C.
In fase di costruzione si è fatto bollire il liquido per far fuoriuscire l`aria e subito dopo si è saldato il vetro là dove si vede la piccola appendice.
Dunque al loro interno sono presenti il liquido e il suo vapore.
Alla temperatura ambiente il liquido è in equilibrio dinamico con le sue molecole evaporate. Dinamico nel senso che alcune molecole rientrano nel liquido mentre altre lo lasciano.
In queste condizioni il liquido è soggetto alla pressione del suo vapore saturo che alla temperatura ambiente è piccolo.
Ma se si riscalda con una mano una delle due estremità, il liquido inizia a bollire e a spostarsi dall`altra parte lungo il tubo.
Questo accade perché nella parte che riceve calore si genera vapore che spinge via il liquido in ebollizione, mentre lungo il tubo e nella parte opposta il vapore condensa di nuovo.
Se si continua a tenere la mano sulla cavità, fornendo ulteriore calore, il liquido trasferito dall`altra parte inizia a bollire.
Tale esperienza si può fare sia tenendo l`apparecchio in orizzontale sia in verticale.
Un`altra dimostrazione consiste nel confrontare le temperature delle mani di due diverse persone: colui che ha la mano a temperatura più alta provoca lo spostamento del liquido verso chi ha la mano più fredda.
L`uso didattico prevalente di questi dispositivi è per mostrare in modo rapido e semplice che un liquido può bollire a temperatura ambiente, e quindi insistere sull`influenza della pressione sulla temperatura di ebollizione. Cosa che si può fare anche con una macchina pneumatica e relativa campana: quest`ultimo metodo comporta il vantaggio di poter mostrare che il liquido, contenuto in un bicchiere con immerso un termometro e portato all`ebollizione per il vuoto fatto, diminuisce la sua temperatura poiché sono le molecole aventi maggiore energia a lasciare il liquido.
Mentre in un ambiente a pressione costante è noto che un liquido mantiene sempre la stessa temperatura mentre bolle.
La figura E 655 è a pag. 124 del catalogo: Apparecchi per l’Insegnamento della Fisica, a cura del prof. R. Magini, Officine Galileo, 1940.
Foto di Claudio Profumieri e Ilaria Leoni, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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