Un po’ di storia
Innanzitutto, è interessante definire che cosa si intende per calore: si tratta di una misura dell’energia in un corpo o in un materiale. La sua misurazione ha presentato alcune difficoltà fin dall’inizio, quando si utilizzavano procedimenti indiretti per osservare l’effetto che il calore poteva avere su altri elementi e per procedere con la rilevazione della temperatura.
Sono stati proposti diversi metodi per indicare la scala di misura corretta: nel 1664, Robert Hooke ha deciso di misurare la temperatura considerando il punto di congelamento dell’acqua come punto zero; Ole Roemer ha indicato invece due punti specifici: il punto di ebollizione dell’acqua e il punto di congelamento dell’acqua proposto da Hooke. Infine, altri scienziati hanno approfondito le legge dei gas e hanno definito lo zero assoluto, corrispondente a meno 273,15° C.
Le scale di misura della temperatura sono presenti nel documento “International Temperature System 90”. Si può affermare che sono state create tre scale di misura della temperatura che vengono utilizzate ancora oggi: la scala Fahrenheit, la scala Celsius e la scala Kelvin, impiegata in campo scientifico.
Per quanto riguarda la loro descrizione, si possono citare gli scienziati Fahrenheit, Celsius e Thomson. Il primo, dopo una serie di studi ed esperimenti, ha definito i 32°F come punto di congelamento e i 212°F come punto di ebollizione dell’acqua pura. Qualche anno dopo, Anders Celsius ha stabilito una scala da 0 a 100 e William Thomson (chiamato poi Lord Kevin) ha sfruttato il vantaggio di avere un punto fisso a un’estremità della scala, indicando lo zero assoluto come punto di partenza della scala Celsius.
La sonda Pt100: di che cosa si tratta e quali sono le sue caratteristiche principali
La sonda Pt100 viene indicata con l’espressione inglese “Resistance Temperature Detector” (RTD) e con l’acronimo italiano PRT, cioè termometro a resistenza di platino; si tratta di una termoresistenza al platino che presenta resistenza nominale definita ai sensi della norma IEC 751 (EN 60751) pari a 100 Ω a una temperatura di 0° C.
La resistenza dei metalli cambia in modo rilevante in base alla temperatura: questo aspetto fu scoperto da Sir Humphrey Davy; successivamente, Sir William Siemens ha consigliato di adottare il platino come elemento di resistenza all’interno delle termoresistenze. I principali vantaggi e benefici che possono derivare dall’applicazione di termoresistenze al platino sono: la precisione, l’intercambiabilità, un’ottima e duratura stabilità e un intervallo di temperatura che oscilla tra -200°C e 850°C.
La termoresistenza può essere collegata ad un dispositivo di regolazione o di controllo con l’obiettivo di ottenere la misura della temperatura. L’utilizzo di resistenze come le connessioni e le linee di collegamento potrebbe causare problemi durante lo svolgimento dell’operazione, in quanto la rilevazione della temperatura avviene in base alla resistenza del particolare Pt100.
Al giorno d’oggi, esistono analizzatori moderni con i quali si può compensare la resistenza delle linee di collegamento.
Esistono due tipologie basilari di sensori di temperatura Pt100: gli elementi Pt100 a film sottile e gli elementi Pt100 a filo avvolto.
Il primo procedimento viene impiegato per realizzare una buona parte dei sensori di temperatura Pt100: in questo caso, un film di platino viene posto su un substrato ceramico che successivamente viene incapsulato. Si tratta di un metodo che viene adottato per produrre piccoli sensori precisi, con l’uso di materiali che presentano caratteristiche simili a quelli che vengono scelti per la creazione di circuiti integrati. Gli elementi a filo avvolto sono composti da un filo di platino sottile avvolto attorno ad un nucleo di vetro o di ceramica; solitamente presentano una lunghezza che può essere tra i 10 e i 50 mm e un diametro con una misura che può andare da 1 a 5 mm.
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