Temperatura: definizione e unità di misura

Temperatura: definizione e unità di misura A cura di Francesca Cusa.

La temperatura: definizione, significato e unità di misura, con approfondimento sulle diverse scale termometriche, come la Celsius, la Kelvin e la Fahrenheit

1La temperatura: premesse

Cos'è la temperatura?
Cos'è la temperatura? — Fonte: istock

Al termine temperatura attribuiamo spesso esperienze di vita quotidiana. Proprio per la nostra innata idea di freddo e caldo, possiamo avvertire al tatto un oggetto più caldo o più freddo di un altro, pur avendo entrambi la stessa identica temperatura. Ciò avviene perché un materiale può condurre più facilmente il calore nelle nostre dita rispetto ad un altro: questo fenomeno è noto come conducibilità termica.
Il concetto qualitativo di temperatura è quindi associato, nel nostro quotidiano, alla sensazione di caldo e freddo, permettendoci implicitamente di costruire una nostra “rudimentale scala” di temperatura. Talvolta la misurazione della temperatura si basa sulle variazioni delle proprietà fisiche dei materiali: ad esempio, il volume di un liquido tende ad aumentare con la temperatura, un’asta di metallo ad allungarsi e la pressione di un gas presente in un sistema delimitato a crescere. 

2Definizione temperatura

La temperatura è una grandezza macroscopica fondamentale del Sistema Internazionale e può essere considerata come la misura dell’energia cinetica media di atomi e molecole che costituiscono un corpo o una sostanza. Viene definita come una proprietà fisica intensiva di un corpo, una proprietà cioè che non dipende dalle dimensioni dell’oggetto in esame e che ci permette di misurare quanto un corpo possa essere caldo o freddo.  

Lo strumento che ci permette di avere delle indicazioni sulla temperatura è il termometro: esso si basa sulla capacità di alcune sostanze (liquide, gas o solide) di espandersi con il crescere della temperatura. Esistono varie tipologie di termometri: il termometro a mercurio, il termometro di Galileo, etc. Ogni termometro deve essere calibrato con precisione: si scelgono, quindi, due temperature di riferimento, una massima e una minima, e si suddivide l’intervallo che intercorre tra le due in parti uguali.  

3Scale termometriche per misurare la temperatura

La misura della temperatura dipende dalla scala termometrica utilizzata. Le principali scale termometriche sono tre:

  • Scala Celsius o centigrada
  • Scala Kelvin (utilizzata nel S.I.)
  • Scala Fahrenheit

La scala Celsius o centigrada è la scala per misurare la temperatura più utilizzata nel nostro quotidiano, per usi commerciali e spesso nella ricerca scientifica. L’ideatore della scala Celsius, Anders Celsius, pose inizialmente come punto di congelamento dell’acqua 100 °C e come punto di ebollizione 0 °C: tali assunzioni vennero successivamente corrette e si considerarono come temperature di riferimento quella del ghiaccio fondente, corrispondente a 0 °C, e quella dell’acqua bollente, corrispondente a 100 °C, alla pressione atmosferica. L’intervallo che intercorre tra le due temperature venne suddiviso in 100 parti uguali: ogni parte corrispondeva ad un grado Celsius o centigrado, indicato convenzionalmente con il simbolo °C.

Scultura di sabbia ritraente Gabriel Fahrenheit
Scultura di sabbia ritraente Gabriel Fahrenheit — Fonte: getty-images

La scala Fahrenheit è invece utilizzata specialmente negli Stati Uniti, in Giamaica e fino agli anni 70-80 nei paesi anglosassoni per poi venire sostituita dalla scala Celsius. L’unità di misura di questa scala è il grado Fahrenheit, indicato con la lettera °F. La scala Fahrenheit adotta come temperature di riferimento 32 °F e 212 °F per indicare, rispettivamente, il punto di congelamento e di ebollizione dell’acqua a livello del mare, a pressione atmosferica.  
Originariamente la scala Fahrenheit fu definita fissando 0°F come il punto di temperatura più basso in cui si scioglieva una miscela di acqua, sale e ghiaccio, mentre come temperatura massima 96 °F, corrispondente alla temperatura del sangue dei cavalli.
L’utilizzo del sangue equino nelle valutazioni della scala termometrica risultò tuttavia assai complicato e generò molte incertezze sulla precisione di tale scala, sia per la difficoltà di trasporto dei cavalli nei laboratori sia perché i vari esemplari potevano avere temperature differenti del sangue. Sulla base di tali considerazioni, si decise di porre come punti di riferimento le temperature di congelamento ed ebollizione dell’acqua, ovviando in questo modo ad eventuali errori. La decisione di utilizzare esclusivamente le temperature dell’acqua, nell’intervallo compreso tra 212 °F e 32 °F , permise la suddivisione della scala in 180 gradi Fahrenheit.

Per rendersi conto del valore della temperatura considerata, espressa in gradi Fahrenheit, spesso la si suole convertire in gradi Celsius, l’unità di misura maggiormente utilizzata nel nostro paese, applicando una semplice formula matematica:
t (° C) = (t(°F) – 32) / 1,8