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