Termometro di Galileo
(dal sito "I giocattoli e la scienza" del gruppo di Didattica della Fisica presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Trento
http://physics.uwb.edu.pl/if/html/it-html/t-galileo.html)

Descrizione
Il dispositivo è costituito da un cilindro di vetro contenente un liquido la cui densità aumenta sensibilmente al decrescere della temperatura. All'interno del cilindro sono contenute delle ampolline di vetro contenenti del liquido colorato. Tali ampolline hanno densità medie differenti fra di loro e ad esse sono appese delle targhette su cui viene indicata la temperatura.

Spiegazione
Quando il dispositivo ha raggiunto l'equilibrio termico con l'ambiente esterno, si può leggere la temperatura osservando il numero riportato sulla più bassa fra le ampolline rimaste a galla. Se l'ambiente esterno si trova a temperatura molto bassa, il liquido all'interno del cilindro risulta avere una densità maggiore di quella di qualsiasi ampollina, e quindi rimarranno tutte a galla. Al contrario ad alte temperature andranno tutte a fondo.
A temperature intermedie cadranno sul fondo solo le ampolline con densità superiore a quella del liquido: quella che si trova al livello più basso fra quelle galleggianti avrà densità appena inferiore a quella del liquido e quindi ne indicherà approssimativamente la temperatura. Ci si può chiedere perché le ampolline non cambino densità, in quanto la temperatura cambia anche per loro. La risposta è molto semplice: il vetro di cui è costituito il loro "guscio" si dilata e si contrae in modo del tutto trascurabile per queste variazioni di temperatura (il termometro lavora con temperature vicine a quella ambiente). Risulta quindi che il volume delle ampolline può essere considerato sempre costante e quindi anche la loro densità.

Costruzione di modelli per capire un termometro di Galileo
(traduzione e adattamento da Naturwissenschaft im Unterricht Physik Heft 53 pag 51 edizioni Klett)

Materiale
Contenitori di vetro, ampolline con chiusura ermetica (ad esempio contenitori campioni di profumo), provettoni in cui poter inserire le ampolline, termometro, sale da cucina, alcool.

Le seguenti esperienze possono far capire il funzionamento del termometro di Galileo.

Esperienza 1
Il principio è di determinare (e annotare) a quale temperatura ciascuna ampollina cade sul fondo.
Mettere in un contenitore dell'acqua fredda (circa 18°C) e nell'altro dell'acqua calda (circa 40°C). Aggiungere dell'acqua ad un'ampollina in modo che stia appena in superficie quando la si immerge nell'acqua fredda. Immergendola nell'acqua calda essa andrà a fondo (se non succede occorre togliere un po' d'acqua dal suo interno). A questo punto occorre aggiungere lentamente dell'acqua fredda nel contenitore con l'acqua calda misurando la temperatura per cui l'ampollina tende a risalire o inversamente aggiungere acqua calda a quella fredda fino a quando lÕampollina tende a scendere.

Esperienza 2
Riempire a metà un provettone con acqua fredda e inserire l'ampollina. Riempire il provettone con l'alcool e agitare.

Esperienza 3
Riempire a metà un provettone con acqua calda e inserire l'ampollina. Aggiungere il sale da cucina e farlo sciogliere.

Sulla base di queste esperienze, ed in particolare della prima, è possibile costruire un modello di termometro di Galileo.