Temperatursensoren. Teil Eins Ein bisschen Theorie und Geschichte

Was ist Temperatur

Bevor Sie mit der Geschichte über Temperatursensoren beginnen, sollten Sie verstehen, was ist Temperatur in Bezug auf die Physik. Warum spürt der menschliche Körper eine Temperaturänderung, warum sagen wir, dass es heute warm oder nur heiß ist und am nächsten Tag kühl oder sogar kalt.

Der Begriff Temperatur kommt vom lateinischen Wort Temperatur, was in der Übersetzung Normalzustand oder richtige Verschiebung bedeutet. Als physikalische Größe charakterisiert die Temperatur die innere Energie einer Substanz, den Grad der Mobilität von Molekülen und die kinetische Energie von Partikeln in einem Zustand thermodynamischen Gleichgewichts.

Ein Beispiel ist Luft, deren Moleküle und Atome sich zufällig bewegen. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit dieser Partikel zunimmt, sagen sie, dass die Lufttemperatur hoch, die Luft warm oder sogar heiß ist. An einem kalten Tag zum Beispiel ist die Geschwindigkeit der Luftpartikel gering, was sich wie angenehme Kühle oder sogar „Hundekälte“ anfühlt. Es ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit der Luftpartikel nicht von der Windgeschwindigkeit abhängt! Dies ist eine völlig andere Geschwindigkeit.

Dies betrifft die Luft, in der sich Moleküle frei bewegen können, aber was ist mit flüssigen und festen Körpern? In ihnen existiert auch die thermische Bewegung von Molekülen, wenn auch in geringerem Maße als in Luft. Die Veränderung ist jedoch deutlich zu spüren, was die Temperatur von Flüssigkeiten und Feststoffen bestimmt.

Moleküle bewegen sich auch bei Eisschmelztemperatur sowie bei negativer Temperatur weiter. Beispielsweise beträgt die Geschwindigkeit eines Wasserstoffmoleküls bei Nulltemperatur 1950 m / s. Jede Sekunde in 16 cm 3 Luft treten tausend Milliarden Kollisionen von Molekülen auf. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Beweglichkeit der Moleküle zu, die Anzahl der Kollisionen nimmt zu.

Es ist jedoch zu beachten, dass Temperatur und warm Das Wesen ist nicht dasselbe. Ein einfaches Beispiel: Ein gewöhnlicher Gasherd in der Küche hat große und kleine Brenner, in denen das gleiche Gas verbrannt wird. Die Gasverbrennungstemperatur ist gleich, daher ist auch die Temperatur der Brenner selbst gleich. Das gleiche Wasservolumen wie ein Wasserkocher oder ein Eimer kocht jedoch bei einem großen Brenner schneller als bei einem kleinen. Dies liegt daran, dass ein großer Brenner mehr Wärme erzeugt, mehr Gas pro Zeiteinheit verbrennt oder mehr Leistung hat.

Wie wird die Wärmemenge in welchen Einheiten bestimmt? Im Schulphysikkurs gibt es viele Probleme beim Erhitzen und Kochen von Wasser, die sehr lehrreich und interessant sind, selbst wenn sie gerade gelöst werden.

Pro Einheit Wärmeenergie akzeptiert Kalorien. Dies ist die Wärmemenge, die eine Erwärmung von 1 Gramm (cm 3) Wasser pro 1 ° C (1 Grad Celsius) bewirkt. Die Temperatur des physischen Körpers in Grad spiegelt das Niveau seiner Wärmeenergie wider. Zur Messung der verwendeten Temperatur Thermometeroft erwähnt Thermometer.

Wenn zwei physische Körper die gleiche Temperatur haben, tritt beim Verbinden keine Wärmeübertragung auf. Wenn einer der Körper eine höhere Temperatur hat, steigt die Temperatur der Kälte an, wenn er mit einem kalten Körper verbunden ist, und umgekehrt. Der einfachste Weg, dies beim Mischen von Flüssigkeiten zu überprüfen: Im Alltag musste jeder, zumindest im Bad, heißes und kaltes Wasser mischen, um die erforderliche Temperatur zu erreichen.

Temperaturskalen

Wie Sie wissen, gibt es mehrere Temperaturmessskalen. Wie kann das erklärt werden, weil die Temperatur gleich ist, aber auf verschiedenen Skalen völlig unterschiedlich?

Solche Meinungsverschiedenheiten betreffen nicht nur die Temperatur.Immerhin wurde das gleiche Gewicht früher in Pfund und Pfund gemessen, und jetzt in Gramm und Kilogramm, das gleiche mit linearen Abmessungen: Millimeter, Meter, Zoll, Fuß und sehr alte Fäden und Ellbogen.

Eine kurze Geschichte der Entwicklung von Temperaturskalen

Am meisten erstes Thermometer wurde von einem berühmten italienischen mittelalterlichen Gelehrten erfunden Galileo Galilei (1564-1642). Der Betrieb der Vorrichtung basierte auf dem Phänomen einer Änderung des Volumens eines Gases während des Erhitzens und Abkühlens. Diesem Thermometer fehlte eine genaue Skala, die die Temperatur in numerischer Form ausdrückt, so dass das Messergebnis sehr ungenau war.

Genauere Instrumente zur Temperaturmessung wurden von einem deutschen Physiker vorgeschlagen Gabriel Fahrenheit (1686-1736), die sich 1709 entwickelte Alkoholthermometerund 1714 Quecksilber. Die Temperaturskala wurde nach dem Erfinder benannt Fahrenheit-Skala.

Der untere Bezugspunkt dieser Skala (0 ° F) war der Gefrierpunkt der Salzlösung. Es war diese Temperatur zu dieser entfernten Zeit, die die niedrigste war, die mit ausreichender Genauigkeit reproduziert werden konnte. Der höchste Punkt war die Körpertemperatur des Menschen (96 ° F), "gemessen unter dem Arm eines gesunden Engländers".

Zu dieser Zeit lebte Fahrenheit in England, und dort machte er seine Entdeckungen. Daher wird im englischsprachigen Raum die Fahrenheit-Skala seit langem verwendet, in der Neuzeit haben auch die Länder der englischen Kultur auf die Celsius-Skala umgestellt. Medizinische Thermometer in diesen Ländern verwenden immer noch die Fahrenheit-Skala.

Eine weitere Temperaturskala von 1730 wurde von einem französischen Wissenschaftler vorgeschlagen Rene Reaumur (1683-1757), das 1737 als Ehrenmitglied der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften anerkannt wurde. Daher begann in Russland zur Temperaturmessung Thermometer mit zu verwenden Reaumur-Skala.

Ebenso gut wie Celsius-SkalaDiese Skala hatte zwei Bezugspunkte - die Schmelztemperatur von Eis und den Siedepunkt von Wasser. Ein Grad einer solchen Skala wurde erhalten, indem die gesamte Skala in 80 Teile geteilt wurde - Grad. Diese Waage wurde nur wenige Jahrzehnte lang verwendet und war danach veraltet.

1742 ein schwedischer Physiker Anders Celsius (1701-1744) schlugen eine bekannte Dezimaltemperaturskala vor. Es werden die gleichen Bezugspunkte wie bei Reaumur verwendet, nur die Skala ist gleichmäßig nicht in 80, sondern in 100 Unterteilungen unterteilt. Ein Grad auf der Celsius-Skala entspricht also 1/100 der Differenz der Siede- und Gefriertemperaturen von Wasser.

Die neueste Temperaturskala wurde vom Engländer vorgeschlagen William Thomson (1824-1907), die 1866 aus wissenschaftlichen Gründen den Titel Baron Kelvin erhielt. Kelvin-Skala Es wird immer noch als Hauptstandard der modernen Thermometrie verwendet. In dieser Skala wird der absolute Nullpunkt (–273,15 ° C) als Referenzpunkt verwendet.

Nach Kelvins Theorie hört bei dieser Temperatur jede thermische Bewegung auf. Bei dieser Temperatur haben alle Leiter keinen Widerstand gegen elektrischen Strom. Supraleitung. Eine solche Temperatur hat noch niemand erreicht, sie existiert nur theoretisch.

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Boris Aladyshkin, i.electricianexp.com

Fortsetzung der Artikelserie:

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