STEP #28 - La sintesi finale

Eccoci arrivati alla fine di questo percorso volto alla conoscenza e all'analisi dello psicrometro. E' stato un percorso guidato dalla curiosità e dai consigli dei professori Vittorio Marchis e Sandro Caparrini che, con il corso di "Storia delle cose. Anatomia e antropologia degli oggetti" (tenuto al Politecnico di Torino), hanno spiegato le linee guida per una descrizione a 360 gradi di uno strumento e per la ricerca scientifica.

Lo psicrometro nasce nel 1818 grazie a E.F. August e la sua invenzione avviene nel periodo in cui l'igrometro, "parente stretto" (come è possibile notare da una tassonomia) e più conosciuto, viene menzionato spesso nella letteratura, il che ci porta a ipotizzare che in quegli anni si facesse sentire l'esigenza di sperimentazione per avere strumenti sempre più precisi e/o diversificati in campo meteorologico.

La ricerca e la voglia di comprendere sempre più questo strumento, ci ha portato ad analizzare per bene la sua anatomia, e a vedere come negli anni sia cambiato. Infatti, lo psicrometro è stato protagonista di alcune rivisitazioni che hanno portato ad una maggiore precisione e comodità di utilizzo, come viene testimoniato dai brevetti, e anche ad alcune varianti, come quella dello psicrometro collettore di Angelo Bellani, uno dei vari costruttori di psicrometri nel 19° secolo.

Il principio fisico che sta alla base del funzionamento dello psicrometro è semplice, così come il suo utilizzo (che in molte situazioni richiede degli standard e delle normative), anche grazie alle modifiche apportate nel corso degli anni. Infatti, l'idea semplice ma geniale è stata quella di affiancare due termometri (bulbo umido e bulbo secco, a temperatura ambiente), e di sfruttare la differenza di temperatura tra i due per poter ricavare la quantità di vapore acqueo presente nell'aria: l'umidità.

Un'attenta analisi delle sue componenti ci ha portati a capire meglio quanto i materiali che entrano a far parte del meccanismo dello psicrometro siano importanti: essendo costituito da due termometri, era impensabile non andare ad approfondire il mercurio e le sue caratteristiche chimiche. Questo ci ha condotto ad aprire i nostri orizzonti e ad uscire dall'ambito strettamente scientifico che regna in alcuni post, andando a vedere qualcosa sulla storia del mercurio e sull'alchimia, approcciando quindi alla mitologia e alla simbologia.

Le occasioni per uscire da una descrizione rigorosamente scientifica sono state tante, questo perché è importante anche analizzare che impatto abbia avuto lo strumento sulla società, e perché vedere le cose da una prospettiva diversa spesso aiuta a capire meglio delle potenzialità non immediatamente evidenti. Scrivere un abbecedario ci dà la possibilità di affrontare argomenti diversi grazie ai collegamenti più disparati, così come una mappa concettuale ci può aiutare a capire i concetti chiave e le problematiche che interessano lo psicrometro e le sue varie applicazioni.

Abbiamo anche trovato lo psicrometro nel film "The aeronauts"  (di Tom Harper, famoso regista, autore di capolavori come Peaky Blinders), in una sua famosa variante, chiamata "psicrometro a fionda", molto famosa anche al giorno d'oggi. Attualmente, un importante marchio produttore di psicrometri è la PCE Instruments, che da ormai quasi venti anni è presente anche sul territorio italiano; non mancano dunque annunci o pubblicità dello strumento, sia nel passato che ai giorni nostri.

Non ci siamo quindi stupiti quando in una serie di fumetti del 2019 (!) abbiamo trovato lo psicrometro, e dal contesto in cui si trova emerge anche la sua particolarità. Entrata ormai in gioco la curiosità, abbiamo dato un'occhiata alla filatelia, cercato nella smorfia napoletana (e non solo) dei numeri che riguardano lo strumento; ho riservato un post anche per me e per le cose che hanno segnato la mia vita, per dare al blog anche quel qualcosa in più che lo possa identificare come un "diario di bordo" di questa esperienza.

Finisce qui la mia indagine, nella speranza di aver trasmesso conoscenza e stimolato il vostro interesse e la vostra curiosità verso uno strumento semplice ma importante; vi invito dunque ad una lettura approfondita di questo blog.

BONUS - Le cose nei libri

Ultimamente, ho letto un celebre romanzo di Luigi Pirandello, 'Uno, nessuno e centomila', per viverne la trama affascinante e per ricercare se la materialità (e quindi delle cose), potesse in qualche modo essere importante in un testo in cui predomina l'attenzione sull'essere.

Il romanzo parla di un uomo, Vitangelo Moscarda, che da una semplice considerazione della moglie sul suo aspetto fisico, comincia a realizzare come lui non sia per gli altri quello che crede di essere per se stesso. Questo viaggio alla (ri)scoperta della propria identità, lo porta a lasciare tutto ciò che ha per vivere infine in armonia con la natura, libero da pensieri e identità. Ho notato però, che Pirandello si serve di un oggetto in particolare per far compiere questo viaggio introspettivo al protagonista, ed è lo specchio: è guardandosi allo specchio che il romanzo prende la svolta iniziale, ed è lo strumento che Moscarda usa molto spesso per vedere "il se stesso" che gli altri osservavano; desiderava terribilmente essere da solo in casa per poter stare, allo specchio, con il Moscarda che ormai riconosceva essere un altro.

Riporto qui delle frasi del libro:

"M'era accaduto tante volte d'infrontar gli occhi per caso nello specchio con qualcuno che stava a guardarmi nello specchio stesso. Io nello specchio non mi vedevo ed ero veduto; così l'altro, non si vedeva, ma vedeva il mio viso e si vedeva guardato da me. Se mi fossi sporto a vedermi anch'io nello specchio, avrei forse potuto esser visto ancora dall'altro, ma io no, non avrei più potuto vederlo. Non si può a un tempo vedersi e vedere che un altro sta a guardarci nello stesso specchio."

- Luigi Pirandello: vita e opere

- "Uno,nessuno e centomila"

BONUS - Un mito sul mercurio

L'Androgino, simbolo del mercurio igneo, unione del "maschile-femminile"

Si è parlato nello step 8 dell'importanza e del ruolo che ricopre il mercurio nello psicrometro; si è anche accennato alle sue origine antiche. 

Il mercurio in alchimia era ritenuto, insieme allo zolfo, l'elemento primordiale con cui ogni altro metallo risultava formato, perché contenente in sé tutti i diversi aspetti e qualità della materia.

Nel Medioevo le sue qualità erano attribuite all'unicorno, il cui bianco candore esprimeva la purezza e la castità mercuriale di questa creatura mitologica.

Per la sua caratteristica di assommare in sé proprietà antitetiche, in quanto è pesante ma anche volatile, sin dall'antichità fu associato al dio Mercurio e al relativo pianeta, il cui simbolo indica una sintesi armonica dei tre archetipi fondamentali dell'astrologia.

In quanto veicolo di collegamento fra cielo e terra, fu anche accostato all'etere filosofico, cioè la sostanza che si riteneva permeare l'intero universo attraverso l'Anima del mondo. Esso era perciò detto "azoto", in cui si può individuare un acronimo:

A - inizio

Z - fine

𝛀 - fine alfabeto greco

TO - fine alfabeto ebraico;

le caratteristiche di contenere in sé l'inizio e la fine di tutto erano quelle attribuite, appunto, al mercurio.

fonte: https://it.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(alchimia)

STEP #27 - La mappa concettuale

Una mappa concettuale di tipo neurale sui concetti chiave attorno allo psicrometro

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Immagine mercurio

Possiamo trovare la chimica in tutto ciò che ci circonda, e non solo in laboratorio: basta analizzare una qualsiasi parte della nostra casa o degli oggetti che utilizziamo quotidianamente per rendercene conto.

Lo psicrometro non è da meno: approfondiamo per esempio il materiale che rende possibile il suo utilizzo, ovvero il mercurio. 

Il mercurio è un metallo comune liquido a temperatura ambiente e si unisce facilmente in leghe chiamate amalgami con molti metalli come oro, argento, stagno.

Ha molte applicazioni: è estesamente usato nei termometri (come avviene appunto nello psicrometro) grazie alla sua espansione termica che ha un tasso costante in un'ampia fascia di temperature; la sua facilità di amalgamarsi con l'oro è usata per il recupero di oro dai suoi minerali.

Bisogna valutare, però, anche gli effetti che ha sulla salute: un'alta esposizione al mercurio (dovuta magari al rompersi di un termometro) attraverso la respirazione mentre vaporizza può causare diversi problemi: distruzione del sistema nervoso, danneggiamento delle funzioni cerebrali, danni cromosomici, reazioni allergiche,...).

Infatti, dal 2009 la commercializzazione di termometri (per misurare la temperatura del corpo) contenenti mercurio è stata vietata.

In questo step puoi trovare anche delle curiosità sul mercurio.

fonti:

https://www.lenntech.it/periodica/elementi/hg.htm

http://massimilianovurro.com/termometro-mercurio-rotto/

STEP #25 - Cose personali

 

Memento, utensile, feticcio

L'oggetto che mi lega al mio passato è il cubo di Rubik: ricordo ancora quanto abbia dovuto "sbatterci la testa" per imparare a risolverlo... mi ha accompagnato per tutta l'adolescenza.

Uno strumento del mio presente è il tablet. Lo uso per varie occasioni: principalmente per gli studi universitari, ma anche per guardare film o leggere libri.

Ciò a cui invece attribuisco una funzione magica di previsione e di progetto nel futuro è un elastico per capelli, regalatomi da una persona per me molto importante; mi basta dargli uno sguardo per proiettarmi, col pensiero, nel mio futuro.

STEP #24 - Le parole nella storia

Con questo step si vuole arricchire la storia dello psicrometro con una ricerca sulle parole che caratterizzano lo strumento.

Trovo interessante mostrare la curva che mostra quanto sia stata utilizzata negli anni la parola psicrometro, e confrontare il risultato con l'utilizzo della parola igrometro, strumento da cui discende (come è possibile notare dalla tassonomia, sono strumenti che hanno lo stesso scopo).

Google Ngram Viewer : grafico 1

Dalla figura, salta subito all'occhio come la nascita dello psicrometro sia strettamente legata all'igrometro: infatti, viene inventato nel periodo in cui la parola igrometro tocca picchi di utilizzo molto alti; quasi a indicare il bisogno di sperimentazione e di ricerca su tale campo utilizzando però princìpi diversi. Ciò che non mi aspettavo è il fatto che la parola psicrometro sia nata già prima del 1800: volendo dare un'interpretazione, si può ipotizzare che si aveva già un'idea di quello che sarebbe stato lo strumento, e magari di un suo possibile utilizzo, molti anni prima che venisse effettivamente realizzato per la prima volta. E' anche interessante notare come intorno alla metà del 1900, l'utilizzo della parola trovi i suoi picchi più alti: negli anni delle guerre, e di importanti passi avanti nella meteorologia, trova quindi più spazio uno strumento preciso e specializzato quale è lo psicrometro.

Google Ngram Viewer : grafico 2

Facendo una ricerca sulle stesse parole, ma nella letteratura tedesca, la teoria precedente sembra trovare una conferma. E' anche possibile notare qualcosa di particolare che nella letteratura inglese non è mai successo: ci sono cioè degli anni in cui la parola psicrometro viene usata di più che la parola igrometro, e sono proprio quelli della Grande Guerra.

STEP #23 - La normativa

Possiamo trovare varie norme o standard che regolano l'utilizzo di uno psicrometro. Un esempio immediato può essere quello relativo ai beni culturali: la norma UNI EN 16242:2013 specifica le caratteristiche della strumentazione da usare (quindi range, incertezza, ripetibilità, stabilità, manutenzione, calibrazione, ecc) per misurare l'umidità dell'aria e gli scambi di vapore tra l'aria e i beni culturali.

Un altro esempio di impiego sono i calcoli di trasferimento di calore e umidità per prodotti comunemente utilizzati nella costruzione degli edifici, regolati dalla norma UNI EN ISO 10456:2008.

Adesso, per vedere concretamente degli standard di utilizzo, osserviamo un manuale di istruzioni di uno psicrometro moderno, prodotto dalla PCE Instruments:

https://www.pce-italia.it/html/dati-tecnici-1/psicrometro-pce-320.htm

STEP #22 - Un manuale d'uso

Con questo post cerchiamo di scrivere un manuale d'uso dello psicrometro, che può sembrare banale ma senza la giusta attenzione si rischia di alterare involontariamente la misura, ricavando quindi dati non veritieri.

PSICROMETRO TRADIZIONALE

L'utilizzo di uno psicrometro tradizionale (non digitale) prevede la lettura dei termometri di bulbo umido e di bulbo asciutto; dopo averle annotate, si usa una tabella psicrometrica, la quale riporta il valore dell'umidità relativa date le due temperature.

PSICROMETRO A FIONDA

Dedichiamo, invece, qualche riga in più sull'utilizzo dello psicrometro a fionda, che non è immediato. 

1) Tenere lo psicrometro abbastanza lontano dal corpo, per non influenzare la misura delle temperature col calore del corpo.

2) Attendere 3 minuti in modo che il termometro a bulbo secco legga la temperatura corrente dell'aria. Accertarsi che gli occhi siano all'altezza dello strumento e annotare la temperatura osservata.

3)Assicurarsi che ci sia ancora acqua nel serbatoio dello strumento e che lo stoppino sia umido. Se questo fosse secco, aggiungere acqua distillata nel serbatoio.

4)Ruotare lo psicrometro per 3 minuti; poi aspettare che finisca di ruotare da solo! Non bisogna fermarlo con le mani o con altri oggetti. Quindi, annotare la temperatura di bulbo umido.

5) Usare una tabella psicrometrica e ricavare, date le due temperature, il valore dell'umidità relativa.

La tabella data è solo un esempio, usarne una qualunque a propria disposizione.

Fonte: https://www.globeitalia.it/images/stories/guida_insegnante/guide_da_campo_e_%20da_laboratorio/atmosfera/atm-prot-umid-rel-psicr-fionda-gdc.pdf

STEP #21 - Nei fumetti

La ricerca della comparsa nei fumetti di uno strumento molto specifico quale è lo psicrometro, si rivela molto difficile, ma non impossibile; ne riportiamo qui un esempio.

IRONHEART VOL.2 : TEN RINGS , 2019

In questo fumetto scritto da Eve L. Ewing, la protagonista Riri Williams, cioè Ironheart, deve fronteggiare un'invasione zombie e fermare i piani di distruzione della terribile associazione Ten Rings. Notiamo qui una scena in cui, nel mostrare alla nuova arrivata Nadia alcuni strumenti particolari in suo possesso, Ironheart menzioni lo psicrometro:

Ecco la scena completa, che mostra quindi il contesto in cui viene menzionato, e dalla quale trapela anche un certo stupore di Anna, come a denotare la particolarità dello strumento:

fonte (è proprio il disegnatore originale!)

STEP #20 - Il marchio

Da ormai quasi due decenni, è presente sul territorio italiano una bella realtà: quella della PCE Instruments. Nata da ingegneri tedeschi, offre oltre 2000 tipi differenti di strumenti di misura (tra i quali, ovviamente, anche psicrometri) con varie applicazioni, come controllo dei processi, di qualità, di produzione, nel settore della ricerca scientifica e molto altro. Ne presentiamo qui il marchio: 

 

Marchio PCE Instruments

Ecco, per esempio, un moderno psicrometro di loro produzione riportante tale marchio:

Psicrometro PCE

STEP #19 - L'abbecedario

A come August, Ernst Ferdinand (l'inventore)

B come bulbo

C come collettore (tipo di psicrometro inventato da Angelo Bellani)

D come diagramma (psicrometrico)

E come evaporazione

F come fisica

G come Germania, dove lo psicrometro fu inventato

H come Harper, Tom (regista di "The aeronauts", dove compare lo strumento e di cui si è parlato nello step 12)

I come igrometro

L come Leslie, John (il primo ad avere l'idea di realizzarlo)

M come meteorologia

N come NOAA, agenzia meteorologica statunitense

O come ottone

P come psicrometria

Q come quantità (di umidità nell'aria)

R come Radarmeteo

S come strumento

T come termometro

U come umidità

V come ventola (introdotta da Assmann)

Z come zanzare, attratte dall'umidità

STEP #18 - Il francobollo

La ricerca di un francobollo che riporti la figura dello psicrometro si è rivelata assai ardua: estendiamo quindi il campo di ricerca, e seguendo la tassonomia che abbiamo costruito sullo strumento, troviamo già delle risorse importanti:

Nel francobollo sopra, rilasciato nel 1994, troviamo sulla sinistra l'igrometro. Come abbiamo già avuto modo di osservare, l'igrometro è un "parente stretto" dello psicrometro; entrambi, infatti, danno informazioni sull'umidità nell'aria. Leonardo Da vinci aveva già realizzato un modello base nel 15esimo secolo.

Andando un po' più sul campo generale della meteorologia, ovviamente le risorse sono innumerevoli; il secondo francobollo, emesso nel 1973, celebra il 100esimo anniversario della fondazione dell' IMO (International Meteorological Organization), nata con lo scopo di scambiare informazioni sul meteo tra i Paesi del mondo.

STEP #17 - I brevetti

Attraverso dei documenti di fondamentale importanza, ovvero i brevetti, proviamo a ricostruire con questo post i passi salienti dell'innovazione dello psicrometro.

Partiamo quindi dalle fonti più antiche:

US168505A

Il brevetto sopra, US168505A, risale al 5 ottobre 1875, ed è intitolato "Improvement in psychrometers": appartiene a William Klinker-Fues, che afferma di aver inventato un nuovo e migliorato psicrometro autoriducente, aggiungendo combinazioni di scale graduate mobili e una scala percentuale. 

US1234529A

Il secondo brevetto, US1234529A, risale invece al 1916/17: Frank B. Comins, cittadino statunitense, migliora ancora lo psicrometro. Si è occupato soprattutto di migliorare la comodità di utilizzo dello strumento, di renderlo quindi più facilmente utilizzabile e trasportabile, e qualche miglioramento per la ventilazione.

Come ulteriore passo presentiamo un terzo brevetto, US2326124A, anche se ovviamente se ne trovano moltissimi. Questo risale al 10 agosto 1943, appartiene a Crapez Jules, e rappresenta una importante innovazione: permette, infatti, una lettura diretta, in modo da ottenere, senza alcun calcolo richiesto all'utente finale, lo stato igrometrico dell'aria.

US2326124A

STEP #16 - Anatomie

Presentiamo adesso una "dissezione" dello psicrometro, in modo da far emergere la struttura interna, i particolari e i nomi dei componenti.

Cominciamo con l'esploso dello psicrometro a fionda, per poi dare un'occhiata anche a quello più generale. Per studiarne l'anatomia, prendiamo come esempio un brevetto che mostra bene i particolari dello strumento; se siete interessati anche ad altri brevetti, date un'occhiata allo step 17.

US3092996A

Figura 1: prospetto laterale che mostra i termometri a bulbo umido e secco in una posizione ripiegata rispetto alla struttura del manico.

Figura 2: sezione verticale centrale, frammentaria e ingrandita, parzialmente esplosa.

Figura 3: sezione verticale trasversale ingrandita, e la figura 4 è una sezione simile.

Figura 5: vista prospettica che mostra lo psicrometro a fionda durante l'uso con i termometri estesi radialmente per la rotazione manuale.

Figura 6: prospetto laterale in scala ridotta dello psicrometro e della custodia per il trasporto.

Figura 7: prospetto laterale parzialmente schematico di uno psicrometro motorizzato secondo una modifica dell'invenzione.

I vari numeri sono indicativi soprattutto per la filettatura delle viti e per questioni simili; le parti fondamentali di nostro interesse (termometri, manico, struttura generale interna) sono ben in evidenza nell'esploso.

Seguendo il link del brevetto è comunque possibile approfondire l'invenzione e la sua anatomia.

Passando poi alla versione tradizionale:

fonti delle immagini: http://www.ecometeo.it/download/Manuale%20Psicrometro.pdf                                                                                                         http://www.angelofarina.it/dispensearch00/ziliotti133253/ziliotti133253.htm

STEP #15 - I numeri

Ecco dei numeri che si possono incontrare parlando dello psicrometro:

2 - Numero di termometri per ogni psicrometro

11 - Lunghezza del nome

16 - Prezzo minimo per averne uno, ovviamente molto semplice

https://www.ebay.it/itm/PSYCHROMETER-WET-DRY-BULB-HYGROMETER/372478026339?hash=item56b96ba263:g:uTwAAOSwzpddSIal

300 - Prezzo massimo (su ebay)

https://www.ebay.it/itm/New-Fluke-971-Temperature-Humidity-Meter-Psychrometer-99-Record-Capacity/274480555311?hash=item3fe850e52f:g:ZuMAAOSwAHBaDo0t

1818 - anno di invenzione

Riguardo i termometri, che costituiscono lo strumento, anche la smorfia napoletana ci fornisce dei numeri al riguardo:

https://www.lasmorfianapoletana.com/significato-dei-sogni/?src=misurare+termometro

STEP #14 - La tassonomia

Cerchiamo di costruire una tassonomia dello psicrometro, o meglio: un albero tassonomico: 

 

A sua volta lo strumento ha vari modelli, che presentiamo in ordine di invenzione:

Psicrometro di August, ovvero il primo modello creato:

http://museocrescenzipacinotti.altervista.org/dati-scheda.asp@id=119.html

Psicrometro di Assmann, che differisce dal primo per l'aggiunta di una ventolina per favorire l'evaporazione:

https://www.mesdan.it/it/mesdan-lab/products/miscellaneous/relative-humidity-temperature/Pages/Psicrometro-Assmann.aspx

Psicrometro a fionda:

 

 

https://www.mesdan.it/it/mesdan-lab/products/miscellaneous/relative-humidity-temperature/Pages/Psicrometro-a-fionda.aspx

STEP #13 - La pubblicità

La pubblicità non è solo una caratteristica della società contemporanea: sicuramente non mancano adesso annunci pubblicitari sullo psicrometro, ma già nell'800 (Link) e nel 900 (Link) era possibile trovare sui giornali lo psicrometro, come potete osservare dai link.

Ecco un esempio:

fonte: http://www.astropa.inaf.it/wp-content/uploads/2018/01/Filotecnica1933.pdf

                                                 

Per annunci moderni, non si fa molta fatica a cercare esempi: è uno strumento ancora molto utilizzato e d'interesse anche per chi non è del mestiere. Qui ne troviamo uno super accessoriato: rileva umidità, temperatura dell'aria, punto di rugiada, bulbo umido, velocità e volume dell'aria e BTU. Il sensore è inserito nella girante separata ed è protetto da un cappuccio girevole. E nell'articolo il venditore ne elenca le caratteristiche di velocità, potenza e molto altro. 

Fonte

STEP #12 - Nel cinema

Uno strumento di tanta importanza quale è lo psicrometro, non poteva non apparire in una narrazione cinematografica! L'esempio che porto è quello del film "The aeronauts", uscito nel 2019 e diretto da Tom Harper, il famoso regista che può vantare tra i suoi film capolavori come Peaky Blinders. 

Il film parla di una coppia che vuole battere il record di altitudine raggiunto con una mongolfiera, ma tranquilli, niente spoiler: già nel trailer è possibile intravedere lo psicrometro a fionda. Cliccate qui per vedere il trailer; lo strumento appare al minuto 1:34.

STEP #11 - I costruttori

Dedichiamo qualche riga ai costruttori storici dello psicrometro.

Nello step 9, che trovate seguendo questo link, si è parlato dei primi inventori dello strumento: Ernst F. August, il primo a realizzarlo, e Richard Assmann, che apportò delle piccole, ma importanti, innovazioni. 

Ma non furono certamente gli unici: molte figure di rilievo del 19esimo e 20esimo secolo, che si dedicavano alla costruzione di strumenti scientifici, hanno costruito psicrometri. Come esempio, ci sono anche due italiani. Uno è Giuseppe Belli: fisico, matematico e ingegnere della prima metà dell'800, costruì numerosi strumenti anche appartenenti al campo meteorologico; non poteva quindi mancare il nostro strumento. Nello stesso periodo, Angelo Bellani si dedicò alla costruzione di termometri di precisione, a mercurio, e ne promosse l'industria in Italia; realizzò quindi, tra i tanti strumenti come un lucimetro o un atmometro, anche uno psicrometro collettore.

Fonti:

-https://catalogo.museogalileo.it/biografia/GiuseppeBelli.html

-https://www.treccani.it/enciclopedia/angelo-bellani/

STEP #10 - I libri

Cerchiamo con questo post di creare una bibliografia attorno allo psicrometro, in modo da avere una raccolta attraverso la quale si può dare una lettura più approfondita su ciò che riguarda lo strumento:

A. SPRUNG, Über die Bestimmung der Luftfeuchtigkeit mit Hilfe des Assmannschen Aspirationspsychrometers , 1888

Hans STEINHAGEN, Der Wettermann: Leben und Werk Richard Assmanns in Dokumenten und Episoden, 2005

Pier F. ORRU' e M. Teresa PILLONI, Psicrometria, Aracne, 2009

D. RAGONA, Osservazioni meteorologiche eseguite nel R. Osservatorio di Palermo, in "Giornale astronomico e meteorologico", Vol. I, 1855, p. 113

W.E.K. MIDDLETON , Invention of the Meteorological Instruments, Baltimore, 1969, p. 126.

STEP #09 - Gli inventori

Lo psicrometro entra a far parte della storia delle cose grazie a Ernst Ferdinand August, inventore tedesco che nel 1818 mise in pratica l'idea di alcuni (tra i quali, per citarne uno, John Leslie) di utilizzare l'evaporazione per misurare lo stato igrometrico (tasso di umidità) dell'aria.

August visse tra il 1795 e il 1870 e fu geometra, fisico e meteorologo ed è ricordato principalmente per questa invenzione, che nacque in un contesto in cui si cercava di migliorare l'igrometro, della cui catena evolutiva lo psicrometro entra a far parte.

Il modello di psicrometro più comune è però da attribuire al tedesco Richard Assmann (1845-1918), che prevede un piccolo ventilatore per favorire l'evaporazione che avviene in questo modo sempre sotto le stesse condizioni. Assmann diresse l'Istituto di Meteorologia di Berlino  e l'Osservatorio di Lindenberg, di cui fu anche il fondatore.

Richard Assmann. Fonte: Emilio Segrè Visual Archives.

Biografia August: https://www.treccani.it/enciclopedia/ernst-ferdinand-august_%28Enciclopedia-Italiana%29/

Biografia Assmann: https://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Assmann

STEP #08 - I materiali

Soffermiamoci un attimo ad analizzare i materiali dello psicrometro, che costituiscono il mezzo essenziale attraverso cui lo strumento e il suo principio fisico si realizzano.

All'interno dei due termometri c'è il mercurio: sostanza tossica, ma fondamentale per misurare la temperatura di bulbo secco e di bulbo umido. Viene sfruttata la sua proprietà di dilatazione termica: il suo volume varia con la temperatura, distribuendosi all'interno del capillare, per cui è possibile stabilire una scala graduata.

Analizziamone adesso le caratteristiche fisiche: è un metallo di colore bianco-argento, buon conduttore di elettricità ma non di calore. Allo stato solido è molto duttile e tenero, ma la sua temperatura di solidificazione (-39°C circa) e di ebollizione (superiore a 356°C), fanno sì che il mercurio sia l'unico metallo liquido anche a temperatura ambiente; infatti questi valori sono molto bassi per un metallo.

In questo step viene anche fornita un'analisi chimica più approfondita.

Piccola curiosità sul mercurio: era già conosciuto in tempi antichi in India, in Cina, nell'antico Egitto; si pensava addirittura che prolungasse la vita o che curasse le fratture. Per questo, alcuni imperatori a volte morivano pur di ingerirne delle gocce. 

Un'aria mitica vi aleggiava quindi intorno: clicca qui per un mito sul mercurio.

fonte: https://it.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento_chimico)

STEP #07 - Il mito

Parlando della scienza che sta alla base dello psicrometro, ovvero la meteorologia, si può anche fare una grande introspezione nei popoli antichi: già le civiltà mesopotamiche ed ebraiche, ma soprattutto i greci, erano interessati alla previsione del tempo. Era uso comune attribuire le condizioni del cielo e della terra agli dei, spesso irati e capricciosi. 

Uno dei miti più antichi è sicuramente quello del diluvio universale, risalente già ai babilonesi: si trova infatti nell'epopea di Gilgamesh. Si racconta di come gli dei volessero distruggere il mondo con un diluvio, perché la gente disturbava il loro sonno. Si salvano con un'arca, proprio come nella famosa storia di Noé, soltanto un uomo, Utnapishtim, e sua moglie. Dopo sette giorni infatti approdano su una montagna e offrono un sacrificio agli dei: come ricompensa, avranno vita eterna e la loro stirpe ripopolerà il mondo.

fonte : https://www.studiarapido.it/il-diluvio-babilonese-gilgamesh-e-il-diluvio-universale/

STEP #06 - Il simbolo

 Ecco un simbolo che riassume e rappresenta perfettamente lo psicrometro e il suo utilizzo:

L'indicatore centrale con la lancetta diventa quindi simbolo di una misurazione; la goccia invece può essere vista come l'umidità, che non è altro che il livello di vapore acqueo (forma aeriforme dell'acqua) nell'atmosfera.

fonte: https://red-srl.com/sensori-di-nostra-produzione/

STEP #05 - Il principio fisico

Andiamo adesso ad approfondire il principio fisico che sta alla base dello psicrometro.

Poiché l'evaporazione provoca un abbassamento di temperatura assorbendo calore, la temperatura indicata dal bulbo umido è inferiore a quella segnata dall'altro termometro, e la differenza dei valori (proporzionale all'evaporazione) porta alla conoscenza del valore dell'umidità attraverso delle tabelle psicrometriche.

Nell'immagine sovrastante, notiamo come si distribuisce l'energia cinetica delle particelle di un liquido (Maxwell-Boltzmann). Se immaginiamo di seguire in ogni istante una particella, questa, attraverso gli urti, avrà un'energia cinetica sempre diversa; se quando si trova sulla superficie ha energia sufficiente da vincere l'attrazione delle altre particelle, passa alla fase vapore.

fonti: https://www.sapere.it/enciclopedia/psicr%C3%B2metro.html

       https://www.chimica-online.it/download/evaporazione.htm

STEP #04 - La scienza

La disciplina scientifica a cui lo psicrometro appartiene è la psicrometria, che studia le proprietà di miscele di aria e vapor d'acqua e, in particolare, si occupa della misurazione dell'umidità relativa dell'aria. Questa disciplina (e quindi anche lo strumento) entra quindi a far parte di un campo di studi molto più ampio: quello della meteorologia, ovvero quella scienza che studia i fenomeni fisici responsabili del tempo atmosferico. 

I primi accenni di meteorologia si hanno già con i babilonesi, che indagavano le nubi e gli astri per prevedere il tempo. Si ebbero poi importanti sviluppi nell'antica Grecia, dove cominciano a nascere delle previsioni importanti, frutto di osservazioni e spiegazioni razionali. Per avere però decisivi passi avanti nella meteorologia, bisogna aspettare gli anni della rivoluzione industriale, dove si avevano a disposizione strumenti più accurati (realizzati, ad esempio, da Leonardo,Torricelli...) per misurare caratteristiche dell'aria, come la temperatura o l'umidità.

Fonti:

- Link: Wikipedia , meteo-aeronautica

Bibliografia:

- (in inglese) Compendium of meteorology (1951, written by Thomas Malone)

- Fondamenti di psicrometria (2020, Carlo Chiorri).

STEP #03 - Un glossario

Costruiamo adesso un glossario dello psicrometro, che possa raccogliere e mettere insieme gli elementi che costituiscono, o che riguardano, lo strumento:

psicrometria: studio riguardante la determinazione delle proprietà di un sistema gas-vapore

termometro: strumento adatto a misurare la temperatura o le sue variazioni

bulbo secco: uno dei due termometri di cui è costituito lo psicrometro; ha il bulbo nudo e asciutto, e serve a misurare la temperatura dell'ambiente

bulbo umido: è il secondo termometro, e viene mantenuto in una garza di cotone imbevuta di acqua distillata; misura la temperatura dell'acqua a contatto con l'aria

evaporazione: passaggio di un liquido allo stato di vapore che avviene a qualsiasi temperatura e riguarda solo la parte superficiale del liquido a contatto con la fase aeriforme 

umidità (dell'aria): è la quantità d'acqua o di vapore acqueo contenuta nell'aria

tabella psicrometrica: tabella da cui si ricava il valore dell'umidità dell'aria, conoscendo le temperature di bulbo secco e di bulbo umido

diagramma psicometrico: metodo grafico, alternativo alla tabella psicometrica, e che più in generale visualizza i trattamenti d'aria, facilitandone la comprensione.

punto di rugiada: valore della temperatura in corrispondenza del quale, a pressione costante, l'aria condensa. La condensa favorisce la formazione di muffe: tenere sotto controllo il livello di umidità nell'aria è importante quindi anche per prevenire questo avvenimento.

STEP #02 - L'immagine

Ecco una delle prime immagini dello strumento, risalente al 1854:

fonte: http://cerere.astropa.unipa.it/museo/sezioni/meteorologia/psicometro.htm

STEP #01 - Il nome

Comincia il nostro viaggio, volto alla scoperta e all'approfondimento di uno strumento scientifico. Lo psicrometro, strumento che serve a misurare l'umidità dell'aria, si avvale della differenza di temperatura tra un termometro asciutto e uno bagnato.

https://it.wikipedia.org/wiki/Psicrometro#/media/File:Psicrometro.jpg

Come si può notare dall'immagine, è costituito da due termometri affiancati, di cui uno è chiamato bulbo secco e misura la temperatura dell'aria, mentre l'altro, avvolto in una garza di cotone imbevuta d'acqua distillata, è chiamato bulbo umido e misura la temperatura dell'acqua a contatto con l'aria: l'evaporazione dell'acqua sottrae calore abbassandone la temperatura in misura inversamente proporzionale all'umidità dell'aria. La lettura dei due termometri permette di conoscere con tabelle o diagrammi l'umidità relativa e assoluta dell'aria.

L'idea di usare l'evaporazione dell'acqua per misurare il tasso di umidità dell'aria venne a John Leslie (1766-1832), ma fu l'inventore tedesco Ernst Ferdinand August (1795-1870) a realizzare per la prima volta lo strumento, per il quale coniò la parola psicrometro nel 1818.

Analizzando il nome dello strumento, notiamo che è formato dalle parole greche psychròs (freddo) e metro.

Nelle altre lingue, viene chiamato: 

psychrometer  --> (inglese, tedesco)

psychromètre  --> (francese)

psicròmetro  --> (spagnolo).

fonti: https://it.wikipedia.org/wiki/Psicrometro                                                                                                                                 http://guidocioni.altervista.org/appunti/galileo.pdf