kategória: Zaujímavé fakty, Domáca automatizácia
Počet zobrazení: 24844
Komentáre k článku: 1
Snímače teploty. Prvá časť Trocha teórie a histórie
Čo je teplota
Skôr ako začnete príbeh o teplotných senzoroch, mali by ste pochopiť, čo je to teplota z hľadiska fyziky, Prečo ľudské telo pociťuje zmenu teploty, prečo hovoríme, že dnes je teplo alebo horúco a nasledujúci deň je chladno alebo chladno.
Termín teplota pochádza z latinského slova teplota, čo v preklade znamená normálny stav alebo správne posunutie. Ako fyzikálne množstvo charakterizuje teplota vnútornú energiu látky, stupeň mobility molekúl, kinetickú energiu častíc v stave termodynamickej rovnováhy.
Príkladom je vzduch, ktorého molekuly a atómy sa pohybujú náhodne. Keď sa rýchlosť pohybu týchto častíc zvyšuje, hovoria, že teplota vzduchu je vysoká, vzduch je teplý alebo dokonca horúci. Napríklad v chladnom dni je rýchlosť častíc vzduchu nízka, čo je príjemné chladenie alebo dokonca „studený pes“. Je potrebné poznamenať, že rýchlosť častíc vzduchu nezávisí od rýchlosti vetra! Toto je úplne iná rýchlosť.
To je to, čo sa týka vzduchu, v ktorom sa molekuly môžu voľne pohybovať, ale čo tekuté a pevné telá? V nich tiež existuje tepelný pohyb molekúl, aj keď v menšej miere ako na vzduchu. Ale jeho zmena je celkom zrejmá, čo určuje teplotu tekutín a pevných látok.
Molekuly sa pohybujú aj pri teplote topenia ľadu, ako aj pri negatívnej teplote. Napríklad rýchlosť molekuly vodíka pri nulovej teplote je 1950 m / s. Každú sekundu na 16 cm ^ 3 vzduchu dochádza k miliardám zrážok molekúl. S rastúcou teplotou sa zvyšuje mobilita molekúl, zvyšuje sa počet kolízií.
Je však potrebné poznamenať, že teplota a teplo podstata nie je to isté. Jednoduchý príklad: bežný plynový sporák v kuchyni má veľké a malé horáky, v ktorých sa spaľuje rovnaký plyn. Teplota spaľovania plynu je rovnaká, takže teplota samotných horákov je rovnaká. Rovnaký objem vody, napríklad kanvica alebo vedro, sa však bude variť rýchlejšie na veľkom horáku ako na malom. Je to preto, že veľký horák produkuje viac tepla, spaľuje viac plynu za jednotku času alebo má viac energie.
Ako určiť množstvo tepla, v ktorých jednotkách? V školskom kurze fyziky je veľa problémov venovaných ohrevu a vriacej vode, ktoré sú veľmi poučné a zaujímavé, dokonca aj v procese riešenia.
Na jednotku odobratej tepelnej energie kalórie, Toto množstvo tepla zaisťuje zahrievanie 1 gramu (cm3) vody na 1 ° C (1 stupeň Celzia). Teplota fyzického tela v stupňoch odráža úroveň jeho tepelnej energie. Na meranie použitej teploty teplomeryčasto uvádzané teplomer.
Ak majú dve fyzické telá rovnakú teplotu, potom pri ich spojení nedochádza k prenosu tepla. Ak má jedno z telies vyššiu teplotu, potom keď je pripojené k chladnému telu, teplota chladu sa zvyšuje a naopak. Najjednoduchší spôsob, ako to overiť pri miešaní tekutín: v každodennom živote musel každý, aspoň v kúpeli, zmiešať horúcu a studenú vodu, aby dosiahol požadovanú teplotu.
Teplotné stupnice
Ako viete, existuje ich niekoľko váhy na meranie teploty, Ako to možno vysvetliť, pretože teplota je rovnaká, ale v rôznych mierkach úplne odlišná?
Takéto nezhody nie sú jedinečné len pre teplotu.Koniec koncov, rovnaká hmotnosť za starých čias bola meraná v librách a librách a teraz v gramoch a kilogramoch, to isté s lineárnymi rozmermi: milimetre, metre, palce, stopy a veľmi staré siahy a lakte.
Stručná história vývoja teplotných stupníc
Najviac prvý teplomer bol vynájdený slávnym talianskym stredovekým učencom Galileo Galilei (1564-1642). Činnosť zariadenia bola založená na fenoméne zmien objemu plynu počas zahrievania a chladenia. Tento teplomer nemal presnú stupnicu vyjadrujúcu teplotu v číselnej podobe, takže výsledok merania bol veľmi nepresný.
Presnejšie prístroje na meranie teploty navrhol nemecký fyzik Gabriel Fahrenheit (1686 - 1736), ktorý sa vyvinul v roku 1709 alkoholový teplomera v roku 1714 ortuti. Teplotná stupnica bola pomenovaná pre vynálezcu Fahrenheitova stupnica.
Dolným referenčným bodom tejto stupnice (0 ° F) bola teplota tuhnutia soľného roztoku. Bola to najnižšia teplota, ktorá sa dala s dostatočnou presnosťou reprodukovať. Najvyšším bodom bola teplota ľudského tela (96 ° F), „meraná pod pažou zdravého Angličana“.
V tom čase žil Fahrenheit v Anglicku a tam objavil svoje objavy. Preto v anglicky hovoriacich krajinách sa Fahrenheitova stupnica používa už dlhú dobu, v modernej dobe sa aj krajiny anglickej kultúry prešli na stupnicu Celzia. Lekárske teplomery v týchto krajinách stále používajú stupnicu Fahrenheita.
Ďalší teplotný rozsah v roku 1730 navrhol francúzsky vedec Rene Reaumur (1683 - 1757), ktorá bola v roku 1737 uznaná za čestného člena Akadémie vied v Petrohrade. Preto sa v Rusku na meranie teploty začali používať teplomery s Stupnica reaumuru.
Rovnaké ako celzia stupnica, táto stupnica mala dva referenčné body - teplotu topenia ľadu a teplotu varu vody. Jeden stupeň takejto stupnice sa získal rozdelením celej stupnice na 80 dielov - stupne. Táto stupnica sa používala iba niekoľko desaťročí a potom sa stala zastaranou.
V roku 1742 švédsky fyzik Anders Celsius (1701-1744) navrhli známu desatinnú stupnicu teploty. Používa rovnaké referenčné body ako Reaumur, iba mierka je rozdelená rovnomerne nie na 80, ale na 100 divízií. Jeden stupeň stupnice Celzia je teda 1/100 rozdielu teplôt varu a mrazu vody.
Najnovšiu teplotnú stupnicu navrhol Angličan William Thomson (1824-1907), ktorý za vedecké zásluhy získal v roku 1866 titul barón Kelvin. Kelvinova stupnica Stále sa používa ako hlavný štandard modernej termometrie. V tejto stupnici sa za referenčný bod považuje absolútna nula (- 273,15 ° C).
Podľa Kelvinovej teórie sa pri tejto teplote akýkoľvek tepelný pohyb zastaví. Pri tejto teplote majú všetky vodiče nulový odpor proti elektrickému prúdu, supravodivosť, Takúto teplotu zatiaľ nikto nedosiahol, existuje iba teoreticky.
Čítajte ďalej v ďalšom článku.
Boris Aladyshkin, electro-sk.tomathouse.com
Pokračovanie série článkov:
- Snímače teploty. termoelektrické články
- Niekoľko ďalších typov teplotných senzorov: polovodičové senzory, senzory pre mikrokontroléry
- Ako môžem získať elektrinu pomocou bežného domáceho plynu?
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: