kategorier: Interessante fakta, Hjemmeautomatisering
Antall visninger: 24844
Kommentarer til artikkelen: 1
Temperatursensorer. Del 1 Litt teori og historie
Hva er temperatur
Før du begynner på historien om temperatursensorer, bør du forstå hva som er temperatur når det gjelder fysikk. Hvorfor føler menneskekroppen en temperaturendring, hvorfor vi sier at den i dag er varm eller bare varm, og dagen etter er den kul, eller til og med kald.
Begrepet temperatur kommer fra det latinske ordet temperatur, som i oversettelse betyr normal tilstand eller riktig forskyvning. Som en fysisk mengde, karakteriserer temperatur den indre energien til et stoff, graden av mobilitet av molekyler, den kinetiske energien til partikler i en tilstand av termodynamisk likevekt.
Et eksempel er luft, hvis molekyler og atomer beveger seg tilfeldig. Når bevegelseshastigheten til disse partiklene øker, sier de at lufttemperaturen er høy, luften er varm eller til og med varm. På en kald dag, for eksempel, er hastigheten på luftpartikler liten, noe som føles som behagelig kjølig eller til og med “hundekulde”. Det skal bemerkes at hastigheten til luftpartikler ikke er avhengig av vindhastighet! Dette er en helt annen hastighet.
Dette er hva som angår luft, i det kan molekyler bevege seg fritt, men hva med flytende og faste legemer? I dem eksisterer også den termiske bevegelsen av molekyler, selv om det i mindre grad enn i luft er. Men endringen er ganske merkbar, som bestemmer temperaturen på væsker og faste stoffer.
Molekyler fortsetter å bevege seg selv ved issmeltetemperatur, så vel som ved en negativ temperatur. For eksempel er hastigheten til et hydrogenmolekyl ved null temperatur 1950 m / s. Hvert sekund i 16 cm ^ 3 luft oppstår tusen milliarder kollisjoner av molekyler. Med økende temperatur øker mobiliteten til molekyler, henholdsvis antall kollisjoner.
Det skal imidlertid bemerkes at temperaturen og hete essensen er ikke den samme tingen. Et enkelt eksempel: en vanlig gasskomfyr på kjøkkenet har store og små brennere der den samme gassen brennes. Forbrenningstemperaturen er den samme, så temperaturen på selve brennerne er også den samme. Men det samme volumet av vann, for eksempel en vannkoker eller en bøtte, vil koke raskere på en stor brenner enn på en liten. Dette er fordi en stor brenner produserer mer varme, brenner mer gass per tidsenhet eller har mer strøm.
Hvordan bestemme varmemengden, i hvilke enheter? I skolefysikk kurset er det mange problemer dedikert til oppvarming og kokende vann, som er veldig lærerike og interessante, selv bare i ferd med å løse.
Per enhet termisk energi tatt kalori. Dette er varmemengden som gir oppvarming av 1 gram (cm ^ 3) vann per 1 ° C (1 grad Celsius). Temperaturen i den fysiske kroppen i grader gjenspeiler nivået på den termiske energien. For å måle temperaturen som brukes termometreofte referert til termometer.
Hvis to fysiske kropper har samme temperatur, skjer varmeoverføring ikke når de er tilkoblet. Hvis en av kroppene har en høyere temperatur, når temperaturen er koblet til en kald kropp, øker temperaturen på kulden og omvendt. Den enkleste måten å bekrefte når man blander væsker: i hverdagen måtte alle, i hvert fall på badet, blande varmt og kaldt vann for å oppnå den nødvendige temperaturen.
Temperaturskalaer
Som du vet er det flere skalaer for temperaturmåling. Hvordan kan dette forklares, fordi temperaturen er den samme, men på forskjellige skalaer helt forskjellige?
Slike uenigheter er ikke unike for temperaturen.Tross alt ble den samme vekten i gamle dager målt i pund og pund, og nå i gram og kilogram, det samme med lineære dimensjoner: millimeter, meter, tommer, føtter og veldig gamle favner og albuer.
En kort historie om utviklingen av temperaturskalaer
De fleste første termometer ble oppfunnet av den berømte italienske middelalderske lærde Galileo Galilei (1564-1642). Driften av enheten var basert på fenomenet en endring i volumet av en gass under oppvarming og avkjøling. Dette termometeret manglet en nøyaktig skala som uttrykte temperaturen i numerisk form, så måleresultatet var veldig unøyaktig.
Mer nøyaktige instrumenter for måling av temperatur ble foreslått av en tysk fysiker Gabriel Fahrenheit (1686-1736), som i 1709 utviklet seg alkoholtermometer, og i 1714 kvikksølv. Temperaturskalaen ble oppkalt etter oppfinneren fahrenheit skala.
Det nedre referansepunktet for denne skalaen (0 ° F) var frysepunktet for saltløsningen. Det var denne temperaturen på det fjerne tidspunktet som var den laveste som kunne reproduseres med tilstrekkelig nøyaktighet. Det høyeste punktet var menneskets kroppstemperatur (96 ° F), "målt under armen til en sunn engelskmann."
På den tiden bodde Fahrenheit i England, og det var der han gjorde sine oppdagelser. Derfor, i de engelsktalende landene, har Fahrenheit-skalaen lenge vært brukt, i moderne tid har landene i engelsk kultur også gått over til Celsius-skalaen. Medisinske termometre i disse landene bruker fortsatt Fahrenheit-skalaen.
En annen temperaturskala i 1730 ble foreslått av en fransk forsker Rene Reaumur (1683-1757), som i 1737 ble anerkjent som æresmedlem av St. Petersburg Academy of Sciences. Derfor i Russland for måling av temperatur begynte å bruke termometre med Reaumur skala.
Samme som celsius skala, denne skalaen hadde to referansepunkter - isens smeltetemperatur og vannets kokepunkt. En grad av en slik skala ble oppnådd ved å dele hele skalaen i 80 deler - grader. Denne skalaen ble brukt i bare noen få tiår, hvoretter den ble foreldet.
I 1742, en svensk fysiker Anders Celsius (1701-1744) foreslo en kjent desimal temperaturskala. Den bruker de samme referansepunktene som Reaumur, bare skalaen er delt jevnt ikke i 80, men i 100 divisjoner. Dermed er en grad på Celsius skala 1/100 av forskjellen i kokende og frysetemperaturer på vann.
Den siste temperaturskalaen ble foreslått av engelskmannen William Thomson (1824-1907), som av vitenskapelige fordeler i 1866 fikk tittelen Baron Kelvin. Kelvin-skala Det brukes fortsatt som hovedstandard for moderne termometri. I denne skalaen tas absolutt null (−273,15 ° C) som referansepunkt.
I følge Kelvins teori opphører enhver termisk bevegelse ved denne temperaturen. Ved denne temperaturen har alle ledere null motstand mot elektrisk strøm, superledningsfenomen. En slik temperatur er ennå ikke nådd av noen, den eksisterer bare teoretisk.
Les videre i neste artikkel.
Boris Aladyshkin, electro-no.tomathouse.com
Fortsettelse av artikkelserien:
- Temperatursensorer. termistorer
- Noen flere typer temperatursensorer: halvleder sensorer, sensorer for mikrokontrollere
- Hvordan kan jeg få strøm ved å bruke vanlig husholdningsgass?
Se også på elektrohomepro.com
: