Температурни сензори. Први део Мало теорије и историје

Шта је температура

Пре него што започнете причу о температурним сензорима, требало би да разумете шта је то температура у смислу физике. Зашто људско тело осећа промену температуре, зашто кажемо да је данас топло или једноставно вруће, а сутрадан је хладно или чак хладно.

Израз температура долази од латинске речи температура, што у преводу значи нормално стање или правилно померање. Као физичка количина, температура карактерише унутрашњу енергију неке супстанце, степен покретљивости молекула, кинетичку енергију честица у стању термодинамичке равнотеже.

Пример је ваздух, чији се молекули и атоми насумично крећу. Када се брзина кретања ових честица повећа, они кажу да је температура ваздуха висока, ваздух топао или чак врућ. На пример, хладног дана, брзина честица ваздуха је мала, што осећа као пријатна хладноћа или чак „пасја хладноћа“. Треба напоменути да брзина честица ваздуха не зависи од брзине ветра! Ово је потпуно другачија брзина.

То се тиче ваздуха, у њему се молекули могу слободно кретати, али шта је са течним и чврстим телима? У њима постоји и термичко кретање молекула, мада у мањој мери него у ваздуху. Али његова промена је прилично уочљива, што одређује температуру течности и чврстих тела.

Молекуле се и даље крећу чак и на температури топљења леда, као и на негативној температури. На пример, брзина молекула водоника при нултој температури је 1950 м / с. Сваке секунде у 16 ​​цм ^ 3 ваздуха долази до хиљаде милијарди судара молекула. С повећањем температуре, покретљивост молекула расте, број судара, односно, расте.

Међутим, то треба напоменути температура и топло суштина није иста ствар. Једноставан пример: обична шпорет на плин у кухињи има велике и мале горионике у којима се гори исти гас. Температура сагоревања гаса је иста, па је и температура самих горионика иста. Али иста количина воде, попут чајника или канте, кључаће брже на великом горионику него на малом. То је због тога што велики пламеник производи више топлоте, сагорева више гаса по јединици времена или има више снаге.

Како одредити количину топлоте у којим јединицама? На школском течају физике постоји много проблема посвећених грејању и кључању воде, који су врло поучни и занимљиви, чак и само у току решавања.

По јединици прихваћене топлотне енергије калорична. Ово је количина топлоте која обезбеђује загревање 1 грам (цм ^ 3) воде по 1 ° Ц (1 степен Целзијуса). Температура физичког тела у степенима одражава ниво његове топлотне енергије. За мерење коришћене температуре термометрина које се често спомиње термометри.

Ако два физичка тела имају исту температуру, тада када се споје, не долази до преноса топлоте. Ако једно од тела има вишу температуру, онда када је спојено на хладно тело, температура хладноће расте и обрнуто. Најлакши начин да се то провери код мешања течности: у свакодневном животу, свако је морао, барем у кади, мешати топлу и хладну воду да би постигао потребну температуру.

Температурне ваге

Као што знате, постоји неколико ваге за мерење температуре. Како се то може објаснити, јер је температура иста, али на различитим лествицама потпуно различита?

Оваква неслагања нису карактеристична само за температуру.На крају крајева, иста се тежина мјерила у килограмима и килограмима, а сада у грамима и килограмима, једнака линеарним димензијама: милиметрима, метрима, инчима, стопалима и врло старим деблима и лактовима.

Кратка историја развоја температурних вага

Највише први термометар изумио је познати италијански средњовековни научник Галилео Галилеи (1564-1642). Рад уређаја је заснован на појави промене запремине гаса током грејања и хлађења. Овом термометру није недостајала тачна скала која у нумеричком облику исказује температуру, па је резултат мерења био веома нетачан.

Тачније инструменте за мерење температуре предложио је немачки физичар Габриел Фахренхеит (1686-1736) која се 1709. године развила алкохолни термометар, а 1714. жива. Изумитељ је именовао температурну скалу Фахренхеит скала.

Доња референтна тачка ове скале (0 ° Ф) била је тачка замрзавања физиолошког раствора. Управо је та температура у том далеком времену била најнижа која се могла репродуковати са довољно тачности. Највиша тачка била је температура тела човека (96 ° Ф), „измерена испод руке здравог Енглеза“.

У то време Фахренхеит је живео у Енглеској и управо је тамо открио своја открића. Због тога се у земљама енглеског језика Фаренхејтова скала користи већ дуже време, а у модерно време земље енглеске културе прешле су и на Целзијусову скали. Медицински термометри у овим земљама још увек користе Фаренхејтову скалу.

Још једну температурну скалу 1730. године предложио је француски научник Рене Реаумур (1683-1757), која је 1737. била призната за почасног члана Санкт Петербуршке академије наука. Стога су у Русији за мерење температуре почели да користе термометре са Реаумур скала.

Исто као целзијусова скала, ова скала је имала две референтне тачке - температуру топљења леда и тачку кључања воде. Један степен такве скале добијен је дељењем целокупне скале на 80 делова - степени. Та се скала користила само неколико деценија, након чега је застарјела.

1742. шведски физичар Андерс Целзијус (1701-1744) предложио је познату децималну температурну скалу. Користи исте референтне тачке као Реаумур, само је скала подељена равномерно, не на 80, већ на 100 подела. Дакле, један степен на Целзијусовој скали је 1/100 разлике у температури кључања и замрзавања воде.

Најновију температурну скалу предложио је Енглез Виллиам Тхомсон (1824-1907), који је за научне заслуге 1866. добио титулу баруна Келвина. Келвин Сцале И даље се користи као главни стандард модерне термометрије. У овој скали се за референтну тачку узима апсолутна нула (-273,15 ° Ц).

Према Келвиновој теорији, на овој температури било које термичко кретање престаје. На овој температури сви проводници имају нулту отпорност на електричну струју, феномен суперпроводности. Такву температуру још нико није достигао, она постоји само теоретски.

Прочитајте у следећем чланку.

Борис Аладискин, елецтрохомепро.цом

Наставак серије чланака:

- Температурни сензори. Термистори

- Температурни сензори. Термопарови

- Још неколико врста сензора температуре: полуводички сензори, сензори за микроконтролере

- Како могу добити електричну енергију помоћу обичног кућног гаса?