METODOLOGIE FISICHE PER I BENI CULTURALI

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Felice Masi
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1 METODOLOGIE FISICHE PER I BENI CULTURALI Progetto di alternanza scuola lavoro ITIS S. Cannizzaro - Colleferro Anno scolastico Prof. L. Parisi

2 TERMOGRAFIA Home.html

3 CONTENUTI Lo spettro delle onde elettromagnetiche La Fisica della radiazione nell infrarosso La termografia

4 SPETTRO DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE

5 SPETTRO DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE Tipo di radiazione Frequenza Lunghezza d'onda Onde radio 250 MHz 10 km - 10 cm Microonde 250 MHz 300 GHz 1 m 1 mm Infrarossi 300 GHz 428 THz 1 mm 700 nm Visibile 428 THz 749 THz 700 nm 400 nm Ultravioletto 749 THz 30 PHz 400 nm 10 nm Raggi X 30 PHz 300 EHz 10 nm 1 pm Raggi gamma 300 EHz 1 pm

6 FISICA NELL INFRAROSSO La radiazione infrarossa fu scoperta circa 200 anni fa da Sir William Herschel mentre eseguiva esperimenti su filtri ottici per telescopi. Egli si soffermò sulla capacità di ridurre l intensità luminosa e limitare la trasmissione del calore. Basandosi inizialmente sul prisma di Newton, utilizzò un termometro con bulbo annerito come rivelatore per misurare la distribuzione dell'energia (termica) della luce solare.

FISICA NELL INFRAROSSO Spostando il termometro lungo i colori dello spettro osservò un aumento di temperatura passando dal violetto al rosso.

7 FISICA NELL INFRAROSSO Spostando il termometro lungo i colori dello spettro osservò un aumento di temperatura passando dal violetto al rosso. Egli notò per primo l esistenza di un punto in cui l effetto termico raggiunge un massimo e che le misurazioni limitate allo spettro visibile non erano in grado di individuare questo punto. Thermometer No. 1 rose 7 degrees in 10 minutes by an exposure to the full red coloured rays. I drew back the stand... thermometer No. 1 rose, in 16 minutes, 8 3/8 degrees when its centre was 1/2 inch out of the visible rays. Il punto di massimo venne individuato oltre l estremità rossa, i n q u e l l a r e g i o n e c h e o g g i chiamiamo lunghezza d onda degli infrarossi.

8 FISICA NELL INFRAROSSO Grazie al contributo di diversi scienziati tra i quali gli italiani Melloni (uso del salgemma, NaCl, per le lenti) e Nobili (termocoppia) furono possibili notevoli miglioramenti delle tecnologie disponibili all epoca. Nel 1840 Sir John Herschel riuscì ad ottenere la prima immagine del calore. In seguito riuscì ad ottenere una primitiva immagine termica su carta che denominò termogramma. Furono così gettate le basi che dopo oltre un secolo avrebbero dato sviluppi con i sofisticati dispositivi termografici che sono attualmente impiegati in campo militare, industriale e nella applicazioni mediche (sanitarie).

9 LEGGE DI STEFAN-BOLTZMANN Tutti i corpi emettono radiazione elettromagnetica in dipendenza dalla propria temperatura. La quantità di radiazioni emessa aumenta proporzionalmente alla quarta potenza della temperatura assoluta di un oggetto. La correlazione tra irraggiamento e temperatura è fornita dalla Legge di Stefan-Boltzmann: q= σt 4 dove q è l'emittanza termica (ovvero la potenza emessa per unità di superficie, si esprime in W/m 2 ), T la temperatura assoluta, σ è la costante di Stefan-Boltzmann. Nell'applicazione a corpi reali si introduce un fattore moltiplicativo detto emissività (indicato con il simbolo ε), che dipende dalla superficie del corpo preso in considerazione oltre che dalla sua temperatura ed è compresa fra 0 e 1.

10 LA TERMOGRAFIA La termografia sfrutta la capacità di alcuni dispositivi di rivelare l intensità della radiazione nella zona termica dello spettro elettromagnetico, cioè una regione dell'infrarosso. In particolare, la lunghezza d onda corrispondente alla temperatura di oggetti a temperatura ambiente corrisponde a circa 10 micron. È quindi possibile dedurre la temperatura di un corpo dalla misura della radiazione emessa. La termografia infrarossa è quindi una tecnica di misura non invasiva per immagini della temperatura superficiale dei corpi. Una termocamera rileva la radiazione elettromagnetica emessa da ogni punto dell oggetto in esame e la rappresenta in un'immagine in livelli di grigio, visualizzabile a monitor. Negli strumenti moderni è pratica comune convertire la scala dei livelli di grigio in una scala convenzionale di colori. Di solito viene utilizzata una scala di colori (palette) che va dal blu scuro al rosso chiaro per ottenere un indicazione qualitativa immediata della temperatura: dalla più fredda alla più calda.

11 APPLICAZIONI AI BENI CULTURALI La termografi quale mezzo di diagnosi non distruttiva presenta un vasto campo di applicazioni per lo studio e la conservazione dei beni culturali come: l identificazione di elementi architettonici nascosti; lo studio di edifici inglobati in costruzioni posteriori; lo studio di armature di volte lignee intonacate; lo studio di elementi strutturali (archi di scarico, pilastri in mattoni, architavature ); il rilevamento dell umidità; l'individuazione di distacchi negli intonaci.

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