Thể loại: Sự thật thú vị, Tự động hóa nhà
Số lượt xem: 24844
Bình luận về bài viết: 1
Cảm biến nhiệt độ. Phần một Một chút về lý thuyết và lịch sử
Nhiệt độ là gì
Trước khi bắt đầu câu chuyện về cảm biến nhiệt độ, bạn nên hiểu thế nào là nhiệt độ về mặt vật lý. Tại sao cơ thể con người cảm thấy sự thay đổi nhiệt độ, tại sao chúng ta nói rằng hôm nay trời nóng hoặc chỉ nóng, và ngày hôm sau, nó lạnh, hoặc thậm chí lạnh.
Nhiệt độ hạn xuất phát từ nhiệt độ từ tiếng Latin, trong dịch thuật có nghĩa là điều kiện bình thường hoặc chuyển vị thích hợp. Là một đại lượng vật lý, nhiệt độ đặc trưng cho năng lượng bên trong của một chất, mức độ di động của các phân tử, động năng của các hạt trong trạng thái cân bằng nhiệt động.
Một ví dụ là không khí, có các phân tử và nguyên tử di chuyển ngẫu nhiên. Khi tốc độ chuyển động của các hạt này tăng lên, họ nói rằng nhiệt độ không khí cao, không khí ấm hoặc thậm chí nóng. Ví dụ, vào một ngày lạnh, tốc độ của các hạt không khí nhỏ, tạo cảm giác mát lạnh dễ chịu hoặc thậm chí là chó lạnh. Cần lưu ý rằng tốc độ của các hạt không khí không phụ thuộc vào tốc độ gió! Đây là một tốc độ hoàn toàn khác nhau.
Đây là những gì liên quan đến không khí, trong đó các phân tử có thể di chuyển tự do, nhưng còn cơ thể lỏng và rắn thì sao? Trong đó, chuyển động nhiệt của các phân tử cũng tồn tại, mặc dù ở mức độ thấp hơn so với trong không khí. Nhưng sự thay đổi của nó khá đáng chú ý, nó quyết định nhiệt độ của chất lỏng và chất rắn.
Các phân tử tiếp tục di chuyển ngay cả ở nhiệt độ băng tan, cũng như ở nhiệt độ âm. Ví dụ, vận tốc của một phân tử hydro ở nhiệt độ bằng không là 1950 m / s. Mỗi giây trong 16 cm ^ 3 không khí, một ngàn tỷ va chạm của các phân tử xảy ra. Khi nhiệt độ tăng, độ linh động của các phân tử tăng lên, số lượng va chạm tương ứng sẽ tăng lên.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nhiệt độ và nồng nhiệt bản chất không phải là điều tương tự. Một ví dụ đơn giản: một bếp gas thông thường trong bếp có các vòi đốt lớn và nhỏ trong đó cùng một loại khí được đốt. Nhiệt độ đốt khí là như nhau, do đó nhiệt độ của đầu đốt cũng giống nhau. Nhưng cùng một thể tích nước, chẳng hạn như ấm đun nước hoặc xô, sẽ sôi nhanh hơn trên một vòi đốt lớn hơn so với trên một cái nhỏ. Điều này là do một vòi đốt lớn tạo ra nhiều nhiệt hơn, đốt cháy nhiều khí hơn trên mỗi đơn vị thời gian hoặc có nhiều năng lượng hơn.
Làm thế nào để xác định lượng nhiệt, tính theo đơn vị nào? Trong khóa học vật lý học đường có rất nhiều vấn đề dành riêng cho việc đun nóng và đun sôi nước, rất hướng dẫn và thú vị, thậm chí chỉ trong quá trình giải quyết.
Mỗi đơn vị năng lượng nhiệt được chấp nhận calo. Đây là lượng nhiệt cung cấp nhiệt cho 1 gram (cm ^ 3) nước trên 1 ° C (1 độ C). Nhiệt độ của cơ thể vật lý tính theo độ phản ánh mức năng lượng nhiệt của nó. Để đo nhiệt độ sử dụng nhiệt kếthường được đề cập đến nhiệt kế.
Nếu hai cơ thể vật lý có cùng nhiệt độ, thì khi chúng được kết nối, truyền nhiệt không xảy ra. Nếu một trong những cơ thể có nhiệt độ cao hơn, thì khi nó được kết nối với một cơ thể lạnh, nhiệt độ của lạnh sẽ tăng lên và ngược lại. Cách dễ nhất để xác minh điều này khi trộn chất lỏng: trong cuộc sống hàng ngày, ít nhất mọi người phải, ít nhất là trong bồn tắm, pha nước nóng và nước lạnh để đạt được nhiệt độ cần thiết.
Cân nhiệt độ
Như bạn đã biết, có một số thang đo nhiệt độ. Làm thế nào điều này có thể được giải thích, bởi vì nhiệt độ là như nhau, nhưng trên quy mô khác nhau hoàn toàn khác nhau?
Những bất đồng như vậy không phải là duy nhất đối với nhiệt độ.Rốt cuộc, cùng một trọng lượng trong những ngày xưa được đo bằng pound và pound, và bây giờ tính bằng gam và kilôgam, giống nhau với các kích thước tuyến tính: milimét, mét, inch, feet và các cuống và khuỷu tay rất cũ.
Sơ lược về sự phát triển của thang đo nhiệt độ
Nhất nhiệt kế đầu tiên được phát minh bởi học giả thời trung cổ nổi tiếng của Ý Galileo Galilei (1564-1642). Hoạt động của thiết bị dựa trên hiện tượng thay đổi thể tích khí trong quá trình làm nóng và làm mát. Nhiệt kế này thiếu một thang đo chính xác biểu thị nhiệt độ ở dạng số, vì vậy kết quả đo rất không chính xác.
Dụng cụ đo nhiệt độ chính xác hơn được đề xuất bởi một nhà vật lý người Đức Gabriel Fahrenheit (1686-1736), mà vào năm 1709 đã phát triển nhiệt kế rượuvà năm 1714 thủy ngân. Thang đo nhiệt độ được đặt tên cho nhà phát minh quy mô fahrenheit.
Điểm tham chiếu thấp hơn của thang đo này (0 ° F) là điểm đóng băng của dung dịch muối. Đó là nhiệt độ ở thời điểm xa nhất đó là mức thấp nhất có thể được sao chép với độ chính xác đủ. Điểm cao nhất là nhiệt độ cơ thể con người (96 ° F), "được đo dưới cánh tay của một người Anh khỏe mạnh".
Vào thời điểm đó, Fahrenheit sống ở Anh, và chính tại đó, anh đã thực hiện những khám phá của mình. Do đó, ở các quốc gia nói tiếng Anh, thang đo Fahrenheit đã được sử dụng từ lâu, trong thời hiện đại, các quốc gia có văn hóa Anh cũng đã chuyển sang thang đo Celsius. Nhiệt kế y tế ở các quốc gia này vẫn sử dụng thang đo Fahrenheit.
Một thang đo nhiệt độ khác vào năm 1730 đã được đề xuất bởi một nhà khoa học người Pháp Rene Reaumur (1683-1757), năm 1737 được công nhận là thành viên danh dự của Viện hàn lâm Khoa học St. Petersburg. Do đó, ở Nga để đo nhiệt độ bắt đầu sử dụng nhiệt kế với Thang đo Reaumur.
Tương tự như thang đo celsius, thang đo này có hai điểm tham chiếu - nhiệt độ nóng chảy của nước đá và điểm sôi của nước. Một mức độ của thang đo như vậy đã đạt được bằng cách chia toàn bộ thang đo thành 80 phần - độ. Thang đo này đã được sử dụng chỉ trong một vài thập kỷ, sau đó nó trở nên lỗi thời.
Năm 1742, một nhà vật lý người Thụy Điển Celsius (1701-1744) đề xuất thang nhiệt độ thập phân quen thuộc. Nó sử dụng các điểm tham chiếu giống như Reaumur, chỉ có tỷ lệ được chia đều không phải là 80, mà là 100 phần. Do đó, một độ trên thang độ C là 1/100 chênh lệch nhiệt độ sôi và đóng băng của nước.
Thang nhiệt độ mới nhất được đề xuất bởi người Anh William Thomson (1824-1907), vì thành tích khoa học năm 1866 đã nhận được danh hiệu Nam tước Kelvin. Thang đo Kelvin Nó vẫn được sử dụng như là tiêu chuẩn chính của nhiệt kế hiện đại. Trong thang đo này, độ không tuyệt đối (−273,15 ° C) được lấy làm điểm tham chiếu.
Theo lý thuyết của Kelvin, ở nhiệt độ này, mọi chuyển động nhiệt đều dừng lại. Ở nhiệt độ này, tất cả các dây dẫn đều có điện trở bằng 0, siêu dẫn. Nhiệt độ như vậy chưa đạt được bởi bất cứ ai, nó chỉ tồn tại trên lý thuyết.
Đọc trong bài viết tiếp theo.
Boris Aladyshkin, điện cực.com
Tiếp tục của loạt bài viết:
- Cảm biến nhiệt độ. Bình giữ nhiệt
- Cảm biến nhiệt độ. Cặp nhiệt điện
- Một vài loại cảm biến nhiệt độ khác: cảm biến bán dẫn, cảm biến cho vi điều khiển
- Làm thế nào tôi có thể nhận được điện bằng cách sử dụng khí đốt gia đình thông thường?
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: