TERMOSTATO
TERMOSTATO
. In molte applicazioni tecniche e ricerche scientifiche è necessario mantenere costante la temperatura di un ambiente, entro limiti più o meno ristretti. Si chiama termostato il dispositivo con il quale si ottiene tale scopo. Il più semplice dispositivo termostatico può ritenersi quello usato correntemente anche nella pratica casalinga e noto sotto il nome di cottura a "bagno maria". Occorre in questo caso avere in un dato recipiente, una temperatura uniforme e di poco inferiore a 100°: esso è immerso in un secondo recipiente di dimensioni maggiori, contenente acqua mantenuta in ebollizione con un qualsiasi mezzo di riscaldamento. Poiché, notoriamente, un liquido in ebollizione mantiene costante la propria temperatura, questa rimane costante anche nel recipiente interno. Il sistema di termostato sopra accennato non è che l'esempio più conosciuto di tutta una classe di termostati in cui l'elemento regolatore della temperatura è una sostanza in corso di subire una trasformazione di stato fisico. L'inconveniente di questo tipo di termostati, assai semplici da attuare, è che non si può spostare con continuità il valore della temperatura di regime, mentre, d'altra parte questa può fluttuare in seguito a cause accessorie, quali variazioni di pressione, ecc.
I termostati moderni più usati sono fondati su un principio alquanto diverso: in essi si possono generalmente distinguere tre organi fondamentali: l'elemento termostatico, il sistema capace di fornire o assorbire calore, e la camera termostatica.
L'elemento termostatico è sensibile alle variazioni di temperatura e funziona come relais di comando del sistema produttore di calore. I tipi forse più usati sono gli elementi a mercurio che nelle forme più perfezionate raggiungono la sensibilità di qualche centesimo di grado. Volendosi una regolazione ancora più fina si può ricorrere a dispositivi bolometrici (v. bolometro) nei quali una resistenza elettrica, sistemata in posizione opportuna nella camera termostatica, costituisce uno dei lati di un ponte di Wheatstone, in equilibrio alla temperatuia per cui si vuole regolare il termostato. Non appena la temperatura varia, si ha uno squilibrio che può essere usato in modi diversi per ottenere il funzionamento del sistema fornitore di calore. La sensibilità di questi dispositivi raggiunge 0°,01.
Il sistema capace di fornire o assorbire calore sotto il comando dell'elemento termostatico, entra in funzione non appena la temperatura della camera termostatica abbia avuto una variazione eguale alla sensibilità dell'elemento termostatico; interrompe il proprio funzionamento quando lo scarto rispetto alla temperatura di regime divenga minore della sensibilità stessa. Naturalmente, come in tutti i sistemi di relais, l'elemento termostatico fornisce soltanto l'energia necessaria per variare lo stato di funzionamento, mentre l'energia per il funzionamento è fornita da una sorgente esterna. La camera termostatica è l'ambiente nel quale la temperatura deve essere mantenuta costante. Nella sua costruzione si sono fatti recentemente notevoli progressi, in conseguenza di accurati studî eseguiti e d'interessanti confronti con i filtri elettrici a resistenza-capacità, il cui funzionamento, analogo sotto certi aspetti a quello dei termostati, è stato studiato in modo completo e assai noto. Piuttosto che costruire camere termostatiche con pareti di materiale coibente di forte spessore, è risultato opportuno alternare strati coibenti e strati conduttori del calore allo scopo di attenuare le variazioni di temperatura (v. fig.). In tal modo, se l'elemento termostatico è posto verso l'esterno, le variazioni di temperatura che effettivamente si verificano all'interno sono assai minori di quelle consentite dall'elemento termostatico. Gli strati coibenti sono in genere di amianto, quelli conduttori devono avere contemporaneamente una forte capacità termica per unità di volume e una forte conducibilità: il rame si è dimostrato adatto. Come involucro esterno della camera si presta bene l'alluminio. I termostati hanno avuto recentemente diffusissime applicazioni nel campo delle radiocomunicazioni: i quarzi piezoelettrici e i diapason che controllano la frequenza delle emissioni richiedono infatti di essere mantenuti a temperatura costante, a meno di qualche centesimo di grado.