Sensor suhu. Bahagian Satu Sedikit teori dan sejarah

Apa suhunya

Sebelum anda memulakan cerita tentang sensor suhu, anda harus memahami apa yang berlaku suhu dari segi fizik. Kenapa tubuh manusia merasakan perubahan suhu, mengapa kita mengatakan bahawa hari ini hangat atau hanya panas, dan keesokan harinya ia sejuk, atau bahkan sejuk.

Suhu istilah berasal dari suhu perkataan Latin, yang dalam terjemahan bermaksud keadaan normal atau anjakan yang sepatutnya. Sebagai kuantiti fizikal, suhu mencirikan tenaga dalaman bahan, tahap pergerakan molekul, tenaga kinetik zarah dalam keadaan keseimbangan termodinamik.

Satu contoh ialah udara, yang molekul dan atom bergerak secara rawak. Apabila kelajuan pergerakan zarah-zarah ini meningkat, mereka mengatakan bahawa suhu udara adalah tinggi, udara panas atau panas. Pada hari yang sejuk, misalnya, kelajuan udara zarah kecil, yang merasakan kesejukan menyenangkan atau "anjing sejuk". Perlu diingatkan bahawa kelajuan zarah udara tidak bergantung pada kelajuan angin! Ini adalah kelajuan yang sama sekali berbeza.

Ini adalah kebimbangan udara, di mana molekul boleh bergerak dengan bebas, tetapi bagaimana dengan badan cecair dan pepejal? Di dalamnya, gerakan haba molekul juga wujud, walaupun pada tahap yang lebih rendah daripada udara. Tetapi perubahannya agak ketara, yang menentukan suhu cecair dan pepejal.

Molekul terus bergerak walaupun pada suhu lebur ais, serta pada suhu negatif. Sebagai contoh, halaju molekul hidrogen pada suhu sifar ialah 1950 m / s. Setiap detik dalam 16 cm ^ 3 udara, seribu bilion perlanggaran molekul berlaku. Dengan peningkatan suhu, pergerakan molekul meningkat, jumlah perlanggaran masing-masing meningkat.

Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa suhu dan hangat intipati bukan perkara yang sama. Satu contoh mudah: dapur gas biasa di dapur mempunyai pembakar besar dan kecil di mana gas yang sama dibakar. Suhu pembakaran gas adalah sama, jadi suhu pembakar diri juga sama. Tetapi jumlah air yang sama, seperti cerek atau baldi, akan mendidih lebih cepat pada pembakar besar daripada yang kecil. Ini kerana pembakar besar menghasilkan lebih banyak haba, membakar lebih banyak gas per unit masa, atau mempunyai lebih banyak kuasa.

Bagaimana untuk menentukan jumlah haba, dalam apa unit? Di dalam kursus fizik sekolah terdapat banyak masalah yang didedikasikan untuk pemanasan dan air mendidih, yang sangat teliti dan menarik, walaupun hanya dalam proses penyelesaian.

Satu unit tenaga haba yang diambil kalori. Ini adalah jumlah haba yang memberikan pemanasan 1 gram (cm ^ 3) air setiap 1 ° C (1 darjah Celcius). Suhu badan fizikal dalam darjah mencerminkan tahap tenaga habanya. Untuk mengukur suhu yang digunakan termometersering dirujuk termometer.

Jika dua badan fizikal mempunyai suhu yang sama, maka apabila ia disambung, pemindahan haba tidak berlaku. Sekiranya salah satu badan mempunyai suhu yang lebih tinggi, maka apabila ia disambungkan kepada badan yang sejuk, suhu meningkat sejuk dan sebaliknya. Cara termudah untuk mengesahkan ini apabila mencampurkan cecair: dalam kehidupan seharian, semua orang terpaksa, sekurang-kurangnya dalam mandi, campurkan air panas dan sejuk untuk mendapatkan suhu yang diperlukan.

Skala Suhu

Seperti yang anda ketahui, terdapat beberapa skala pengukuran suhu. Bagaimanakah ini dapat dijelaskan, kerana suhu adalah sama, tetapi pada skala yang berbeza sama sekali?

Perselisihan itu tidak unik kepada suhu.Lagipun, berat yang sama pada hari-hari lama diukur dalam pound dan pound, dan kini dalam gram dan kilogram, sama dengan dimensi linear: milimeter, meter, inci, kaki dan fathom dan siku yang sangat lama.

Sejarah ringkas perkembangan skala suhu

Yang paling banyak termometer pertama dicipta oleh ulama zaman pertengahan Itali yang terkenal Galileo Galilei (1564-1642). Operasi peranti itu didasarkan pada fenomena perubahan dalam jumlah gas semasa pemanasan dan penyejukan. Termometer ini tidak mempunyai skala tepat yang menyatakan suhu dalam bentuk berangka, jadi hasil pengukurannya sangat tidak tepat.

Instrumen yang lebih tepat untuk mengukur suhu telah dicadangkan oleh ahli fizik Jerman Gabriel Fahrenheit (1686-1736), yang pada tahun 1709 dibangunkan termometer alkohol, dan pada tahun 1714 merkuri. Skala suhu dinamakan untuk pencipta skala fahrenheit.

Titik rujukan bawah skala ini (0 ° F) adalah titik pembekuan larutan garam. Ia adalah suhu ini pada masa yang jauh yang paling rendah yang boleh diterbitkan semula dengan ketepatan yang mencukupi. Titik tertinggi adalah suhu badan manusia (96 ° F), "diukur di bawah lengan seorang Inggeris yang sihat."

Pada masa itu, Fahrenheit tinggal di England, dan di sana dia membuat penemuannya. Oleh itu, di negara-negara berbahasa Inggeris, skala Fahrenheit telah digunakan untuk masa yang lama, pada zaman moden, negara-negara budaya Inggeris juga beralih ke skala Celsius. Termometer perubatan di negara-negara ini masih menggunakan skala Fahrenheit.

Satu lagi skala suhu pada 1730 telah dicadangkan oleh saintis Perancis Rene Reaumur (1683-1757), yang pada 1737 diiktiraf sebagai ahli kehormat Akademi Sains St. Petersburg. Oleh itu, di Rusia untuk mengukur suhu mula menggunakan termometer dengan Reaumur skala.

Sama seperti skala celsius, skala ini mempunyai dua titik rujukan - suhu lebur ais dan titik didih air. Satu tahap skala sedemikian diperoleh dengan membahagikan keseluruhan skala menjadi 80 bahagian - darjah. Skala ini digunakan hanya dalam beberapa dekad, dan kemudian menjadi usang.

Pada tahun 1742, ahli fizik Sweden Anders Celsius (1701-1744) mencadangkan skala suhu perpuluhan yang biasa. Ia menggunakan titik rujukan yang sama seperti Reaumur, hanya skala dibahagikan sama rata tidak ke 80, tetapi ke dalam 100 bahagian. Oleh itu, satu darjah skala Celsius adalah 1/100 perbezaan suhu mendidih dan pembekuan air.

Skala suhu terkini dicadangkan oleh orang Inggeris William Thomson (1824-1907), yang untuk merit saintifik pada tahun 1866 menerima gelaran Baron Kelvin. Skala Kelvin Ia masih digunakan sebagai standard utama termometri moden. Dalam skala ini, sifar mutlak (-273.15 ° C) diambil sebagai titik rujukan.

Menurut teori Kelvin, pada suhu ini, apa-apa gerakan haba terhenti. Pada suhu ini, semua konduktor mempunyai ketahanan sifar pada arus elektrik, superkonduktiviti. Suhu seperti itu belum dicapai oleh sesiapa sahaja, ia hanya wujud secara teoritis.

Bacalah pada artikel seterusnya.

Boris Aladyshkin, i.electricianexp.com

Penerusan siri artikel:

- Sensor suhu. Thermistors

- Sensor suhu. Thermocouples

- Beberapa lagi jenis sensor suhu: sensor semikonduktor, sensor untuk mikrokontroler

- Bagaimanakah saya boleh mendapatkan elektrik menggunakan gas isi rumah biasa?