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Le misure di temperatura possono essere eseguite in vari modi, sulla base di numerosi principi fisici differenti, che non è tra le finalità di questo sito illustrare e per approfondire i quali rimandiamo a testi specializzati di fisica e termodinamica.

Sintetizzando al massimo un argomento tra i più vasti e complessi della tecnica delle misure, si può dire che i rilievi di temperatura possono essere attualmente eseguiti utilizzando strumenti per cui è necessario il contatto diretto tra il sensore di rilievo e l'oggetto da misurare (misure a contatto) o mediante strumenti per cui ciò non è necessario (misure a senza contatto o a distanza).

Nelle più comuni applicazioni industriali e della ricerca, i metodi più usati per le misure a contatto sono quelli delle termocoppie, delle termoresistenze (ovvero dei termistori), nonchè, in alcune applicazioni più specifiche, i classici metodi basati sulla variazione di volume di fluidi (termometri a mercurio, a liquido o a capillare) e sulla deformazione dei metalli (termometri bimetallici).

Più in particolare:

Le  termocoppie sono sensori costituiti da due metalli (o leghe metalliche) diversi che, a contatto tra loro, generano una tensione (dell'ordine dei mV) che, a parità di altre circostanze, è unicamente funzione della temperatura del punto di contatto tra i metalli stessi (il cosidetto "giunto caldo").
E' forse questo il metodo attualmente più diffuso, per la semplicità, la flessibilità, il campo molto esteso delle possibili applicazioni, la precisione ottenibile (in genere accettabile e pari a circa 1/10 C con gli strumenti di più comune impiego industriale), la rapidità di risposta, la possibilità di avere sensori di dimensioni molto piccole ed il costo ridotto.
E' interessante notare che, per i sensori a termocoppia, è sufficiente il contatto in un singolo punto (il "giunto caldo") con l'oggetto da misurare, cosa molto importante nel caso (es.) di rilievi su superfici.

Le termoresistenze sono sensori costituiti da un filamento di un unico metallo (tipicamente il Platino o il Nichel), la cui resistenza elettrica (ohm) è, a parità di altre circostanze, unicamente funzione della temperatura a cui si trova il filamento stesso.
Dopo le termocoppie, le termoresistenze (es. Pt100) sono sicuramente il tipo di sensore più impiegato.
Rispetto alle termocoppie, i sensori a termoresistenza sono utilizzabili con vantaggio in un numero minore di casi, in quanto sono molto meno rapidi come risposta e hanno dimensioni limite al disotto delle quali è normalmente impossibile scendere.
Per la loro stessa natura (avvolgimenti) i sensori a termoresistenza devono essere immersi per una certa lunghezza nel fluido da misurare e sono quindi strutturalmente inadatti a rilievi su superfici.
Per contro, consentono di ottenere precisioni generalmente più elevate delle termocoppie (fino a 1/100 o 1/1000 C) e (cosa importante specialmente per le misure con grado di precisione più spinta) sono più stabili nel tempo.
Il costo è più elevato.

Un caso particolare di termoresistenza sono i cosidetti "termistori", in cui l'elemento di misura è costituito da particolari sostanze (semiconduttori) la cui resistenza elettrica (ohm) varia (anche di molto), con la temperatura, seguendo leggi specifiche per ciascun tipo di termistore.
I tipi di termistore esistenti sono centinaia ed è dunque praticamente impossibile farne una casistica di utile impiego.
Sono in genere di rapida risposta e con precisione paragonabile a quella delle termocoppie (almeno per gli strumenti di tipo più diffuso), ma sono meno stabili nel tempo, più delicati e con dimensioni minime limitate (analogamente alle termoresistenze).
Inoltre, le leggi di risposta (ohm/C) sono quanto mai varie tra un tipo e l'altro, il che rende problematica (o meglio impossibile) l'interscambiabilità dei sensori a termistore tra strumenti di marche e modelli diversi.

I termometri a mercurio (o a liquido, o a capillare) si basano sul principio per cui, in genere, le sostanze si dilatano all'aumentare della temperatura (tipici al riguardo sono i comuni termometri da appartamento o quelli classicamente impiegati in campo medico o chimico).
Il loro più grande vantaggio è quello di non richiedere l'impiego dell'energia elettrica per funzionare, sono inoltre estremamente stabili nel tempo e consentono precisioni elevate (fino a 1/100 C).
Il costo è in genere contenuto, ma la flessibilità di impiego ridotta: non sono utilizzabili praticamente per misure su superfici.

I termometri bimetallici, infine, sono, come dice il nome stesso, elementi costituiti dall'accoppiamento meccanico di due metalli diversi che, a causa del loro differente coefficiente di dilatazione termica, si deformano al variare della temperatura e possono dunque essere impiegati per muovere indici su scale opportunamente graduate, o simili.
Di precisione (e costo) molto ridotta, vengono normalmente impiegati per misure di serie su elettrodomentici, in campo automobilistico, e simili.

Le misure "senza contatto" sono più comunemente eseguite mediante termometri cosidetti "ad infrarosso", cioè strumenti che rilevano l'emissione infrarossa degll'oggetto da misurare, risalendo da questa alla sua temperatura.
Altri tipi di strumenti per misure senza contatto sono poi i termometri "a temperatura di colore" e quelli "a  scomparsa di filamento", più specifici per temperature molto elevate, tradizionalmente utilizzati (es.) in campo siderurgico.

Va detto che è consigliabile limitare il ricorso agli strumenti "senza contatto" solo ai casi in cui ciò sia assolutamente indispensabile (es. misure su organi ruotanti ad elevata velocità).
Questo tipo di misura, infatti, è intrinsecamente molto meno precisa di una misura a contatto (le precisioni raggiungibili con gli strumenti ad infrarosso di più comune impiego industriale non superano normalmente lo 0,5%, nel migliore dei casi).
Per le misure "ad infrarosso" si rende inoltre sempre necessaria una "taratura" iniziale (da eseguire con uno strumento a contatto!), in quanto la misura è funzione del tipo di superficie e dello stato superficiale (coefficiente di emissività) e ciò condiziona dunque "all'origine" la precisione della misura.
I costi, infine, sono decisamente più elevati.

Misure (e controlli) possono essere eseguiti più semplicemente, in alcuni casi, utilizzando le cosidette "etichette termorivelatrici".
Si tratta di piccoli indicatori termici irreversibili (etichette) in grado di cambiare (es.) colore al raggiungimento di una data temperatura, cioè sono termometri "di massimo", semplificati al massimo ma utili (e talvolta indispensabili) per sapere se, nel tempo, l'oggetto su cui sono stati applicati ha raggiunto o no una data temperatura.
Ogni etichetta può avere più punti di rilievo (es. 5 o 8), per meglio individuare l'effettiva temperatura massima raggiunta dal pezzo.

Questo in estrema sintesi: il campo della strumentazione per la misura e il controllo delle temperature è sterminato e la sua trattazione, anche a livello approssimativo, potrebbe occupare (come in effetti occupa) interi volumi.
Come precedentemente accennato, non è questo lo scopo del sito: queste poche note hanno unicamente la funzione di fornire indicazioni generali, finalizzate alla migliore scelta del metodo e dello strumento da utilizzare di fronte ad una specifico problema.
Qui, come altrove, uno scambio di idee con il tecnico è, il più delle volte, indispensabile.