थर्मामीटर एक ऐसा उपकरण है जो विभिन्न सिद्धांतों का उपयोग करके तापमान या तापमान ढाल को मापता है। एक थर्मामीटर में दो महत्वपूर्ण तत्व होते हैं - तापमान संवेदक जिसमें भौतिक तापमान के साथ कुछ शारीरिक परिवर्तन होता है जैसे कि पारा थर्मामीटर पर बल्ब और वसंत या इस भौतिक परिवर्तन को मूल्य में परिवर्तित करने के कुछ अन्य माध्यमों जैसे पारा थर्मामीटर पर पैमाने।
विभिन्न प्रकार के थर्मामीटर हैं।
ग्लास थर्मामीटर में तरल तापमान में एक तरल की मात्रा में भिन्नता का उपयोग करता है। वे इस तथ्य का उपयोग करते हैं कि अधिकांश तरल पदार्थ हीटिंग पर विस्तार करते हैं। द्रव एक सीलबंद ग्लास बल्ब में समाहित है, और इसके विस्तार को थर्मामीटर के तने में खोदे गए पैमाने का उपयोग करके मापा जाता है। जैसा कि हम जानते हैं कि थर्मामीटर का विस्तार नहीं होता है, क्योंकि भौतिक संपत्ति के रूप में यह तापमान के साथ तरल की लंबाई की भिन्नता का उपयोग करता है।
तरल-इन-ग्लास थर्मामीटर में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तरल पदार्थ बुध और शराब हैं। प्रयुक्त तरल के आधार पर, वे दो प्रकार के होते हैं: पारा-इन-ग्लास थर्मामीटर और अल्कोहल-इन-ग्लास थर्मामीटर।
ग्लास थर्मामीटर में तरल के दो मूल भाग होते हैं:
लाभ:
नुकसान:
इनका आविष्कार एक जर्मन भौतिक विज्ञानी डैनियल गैब्रियल फारेनहाइट ने किया था।
इस थर्मामीटर में एक ग्लास ट्यूब में पारा होता है। ट्यूब पर कैलिब्रेटेड निशान ट्यूब के भीतर पारे की लंबाई से तापमान को पढ़ने की अनुमति देते हैं। ट्यूब के भीतर पारे की लंबाई तापमान के अनुसार बदलती रहती है। संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए, आमतौर पर थर्मामीटर के अंत में पारा का एक बल्ब होता है जिसमें अधिकांश पारा होता है; पारा की इस मात्रा के विस्तार और संकुचन उन्हें ट्यूब के बहुत संकीर्ण बोर में प्रवर्धित किया जाता है। पारा के ऊपर का स्थान नाइट्रोजन से भरा हो सकता है या यह एक वैक्यूम हो सकता है।
पारा-इन-ग्लास थर्मामीटर एक विस्तृत तापमान रेंज - 38 डिग्री सेल्सियस से 356 डिग्री सेल्सियस तक कवर करता है, हालांकि उपकरण में गैस की शुरूआत रेंज को 600 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तक बढ़ा सकती है।
एक पारा-इन-ग्लास थर्मामीटर के फायदे
एक पारा-इन-ग्लास थर्मामीटर के नुकसान
तरल के रूप में, यह एथिल अल्कोहल, टोल्यूनि और तकनीकी पेंटेन का उपयोग करता है, जिसे -200 डिग्री सेल्सियस तक नीचे इस्तेमाल किया जा सकता है। इसकी रेंज -200 ° C से 80 ° C है, हालाँकि रेंज शराब के प्रकार पर अत्यधिक निर्भर करती है।
फायदा: इसका सबसे बड़ा फायदा यह है कि यह बहुत कम तापमान को माप सकता है।
नुकसान: जैसा कि शराब पारदर्शी है, इसे दिखाई देने के लिए डाई की आवश्यकता होती है। रंगों में ऐसी अशुद्धियाँ शामिल होती हैं, जिनमें अल्कोहल के समान तापमान सीमा नहीं हो सकती है। यह विशेष रूप से प्रत्येक तरल की सीमा पर पढ़ना मुश्किल बनाता है। इसके अलावा, शराब गिलास गिलास।
प्रतिरोध थर्मामीटर या प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर (आरटीडी) तापमान को मापने के लिए एक विद्युत कंडक्टर के प्रतिरोध का उपयोग करता है। कंडक्टर का प्रतिरोध समय के साथ बदलता रहता है। कंडक्टर की इस संपत्ति का उपयोग तापमान को मापने के लिए किया जाता है। आरटीडी का मुख्य कार्य तापमान के साथ प्रतिरोध में सकारात्मक बदलाव देना है।
धातु में एक उच्च तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि तापमान में वृद्धि के साथ उनका तापमान बढ़ता है। कार्बन और जर्मेनियम में कम तापमान गुणांक होता है जो दर्शाता है कि उनका प्रतिरोध तापमान के विपरीत आनुपातिक है।
प्रतिरोध थर्मामीटर प्लेटिनम, कॉपर या निकल जैसे अत्यंत शुद्ध धातुओं से बने एक संवेदनशील तत्व का उपयोग करता है। धातु का प्रतिरोध सीधे तापमान के समानुपाती होता है। ज्यादातर, प्लैटिनम का उपयोग एक प्रतिरोध थर्मामीटर में किया जाता है। प्लैटिनम में उच्च स्थिरता है, और यह उच्च तापमान का सामना कर सकता है।
RTD के लिए सोने और चांदी का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि उनमें प्रतिरोधकता कम होती है। टंगस्टन में उच्च प्रतिरोधकता होती है, लेकिन यह आरटीडी तत्व बनाने के लिए बेहद भंगुर कॉपर का उपयोग किया जाता है क्योंकि इसमें प्रतिरोधकता कम होती है और यह कम खर्चीला भी होता है। तांबे का एकमात्र नुकसान यह है कि इसमें कम रैखिकता है। तांबे का अधिकतम तापमान लगभग 120oC है।
आरटीडी सामग्री प्लैटिनम, निकल या मिश्र धातु निकल से बना है। निकल तारों का उपयोग एक सीमित तापमान सीमा के लिए किया जाता है, लेकिन वे काफी अशुभ होते हैं।
आरटीडी में उपयोग किए जाने वाले कंडक्टर की आवश्यकताएं निम्नलिखित हैं
सामग्री की प्रतिरोधकता इतनी अधिक है कि निर्माण के लिए कंडक्टर की न्यूनतम मात्रा का उपयोग किया जाता है
तापमान से संबंधित सामग्री के प्रतिरोध में परिवर्तन यथासंभव अधिक होना चाहिए।
सामग्री का प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है
प्रतिरोध थर्मामीटर को क्षति के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करने के लिए सुरक्षात्मक ट्यूब के अंदर रखा गया है। प्रतिरोधक तत्व सिरेमिक प्लैटिनम पर प्लैटिनम के तार को रखकर बनाया जाता है। यह प्रतिरोध तत्व ट्यूब के अंदर रखा जाता है जो स्टेनलेस स्टील या कॉपर स्टील से बना होता है।
लीड तार का उपयोग प्रतिरोध तत्व को बाहरी लीड से जोड़ने के लिए किया जाता है। लीड तार को अछूता ट्यूब द्वारा कवर किया गया है जो इसे शॉर्ट सर्किट से बचाता है। सिरेमिक सामग्री का उपयोग उच्च तापमान सामग्री के लिए एक इन्सुलेटर के रूप में किया जाता है और कम तापमान वाले फाइबर या ग्लास के लिए उपयोग किया जाता है।
प्रतिरोध थर्मामीटर धीरे-धीरे बहुत कम तापमान वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों (600 डिग्री सेल्सियस से नीचे) में थर्मोकॉल की जगह ले रहे हैं। प्रतिरोध थर्मामीटर कई निर्माण रूपों में आते हैं और अधिक स्थिरता, सटीकता और दोहराव प्रदान करते हैं। प्रतिरोध तापमान के साथ लगभग रैखिक हो जाता है।
लाभ
नुकसान:
थर्मोक्यूल्स दो धातुओं से बने सेंसर होते हैं जो इलेक्ट्रोमोटिव बलों (ईएमएफ) या वोल्टेज को उत्पन्न करते हैं जब उनके बीच तापमान अंतर होता है। उत्पादित वोल्टेज की मात्रा इन अंतरों पर निर्भर है। थर्मोक्यूल्स सीबेक प्रभाव के सिद्धांत के आधार पर काम करते हैं।
सीबैक प्रभाव की खोज जर्मन चिकित्सक बने भौतिक विज्ञानी थॉमस जोहान सीबेक ने की थी। उन्होंने पाया कि जब उन्होंने दो अलग-अलग धातुओं के जंक्शन का निर्माण करके एक श्रृंखला का निर्माण किया, जिसमें एक धातु दूसरे से अधिक तापमान पर होती है, तो वह एक वोल्टेज उत्पन्न करने में सक्षम होता है। अंतर जितना बड़ा होगा, वोल्टेज उतना अधिक होगा, और उसने पाया कि परिणाम धातु के आकार से स्वतंत्र थे।
एक थर्मोकपल दो धातु मिश्र धातुओं द्वारा गठित एक जंक्शन से बना है। जंक्शन का एक हिस्सा एक स्रोत पर रखा जाता है जिसका तापमान मापा जाना है, जबकि दूसरे छोर को थर्मोडायनामिक्स के शून्य कानून के अनुसार एक निरंतर संदर्भ तापमान पर बनाए रखा जाता है। पुराने थर्मोक्यूट्स बर्फ स्नान का उपयोग उनके तापमान स्रोत के रूप में करते हैं, लेकिन आधुनिक दिन ठोस राज्य तापमान सेंसर का उपयोग करते हैं।
उनकी सटीकता, तेज प्रतिक्रिया समय, छोटे आकार और अत्यधिक तापमान को मापने की क्षमता के कारण थर्मोक्यूलेशन विज्ञान और इंजीनियरिंग में मूल्यवान हैं। बाद की क्षमता का उपयोग धातु संयोजनों पर आधारित है; एक निकल-निकल संयोजन -50 डिग्री सेल्सियस से 1410 डिग्री सेल्सियस तक माप सकता है, जबकि एक रेनियम-रेनियम संयोजन 0 डिग्री सेल्सियस से 2315 डिग्री सेल्सियस तक माप सकता है। सबसे आम संयोजन लोहा-स्थिरांक, तांबा-स्थिरांक, और क्रोमेल-एल्यूमेल हैं। थर्मोक्युलस के नुकसान यह है कि उत्पादित सिग्नल गैर-रैखिक नहीं हो सकते हैं, और इस प्रकार उन्हें सावधानीपूर्वक कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है।
एक गैस थर्मामीटर एक गैस की मात्रा या दबाव में भिन्नता से तापमान को मापता है। गैस थर्मामीटर बहुत कम तापमान पर सबसे अच्छा काम करते हैं।
दो मुख्य प्रकार के गैस थर्मामीटर हैं - एक निरंतर मात्रा में और दूसरा निरंतर दबाव में।
एक पाइरोमीटर एक प्रकार का थर्मामीटर है जिसका उपयोग उच्च तापमान को मापने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग बिना किसी शारीरिक संपर्क के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग अपने विद्युत चुम्बकीय विकिरण को मापकर शरीर के तापमान को मापने के लिए किया जाता है।
इसका सिद्धांत गर्म शरीर के तापमान और शरीर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीच संबंध पर निर्भर करता है। जब किसी शरीर को गर्म किया जाता है तो यह ऊष्मीय ऊर्जा को ऊष्मा विकिरण के रूप में जाना जाता है यह अपने विद्युत चुम्बकीय विकिरण को मापकर शरीर के तापमान को निर्धारित करने की एक तकनीक है।
ऑप्टिकल पाइरोमीटर - ऑप्टिकल पाइरोमीटर एक गैर-संपर्क प्रकार तापमान मापने वाला उपकरण है। यह किसी वस्तु की चमक को फिलामेंट की चमक के मिलान के सिद्धांत पर काम करता है जिसे पाइरोमीटर के अंदर रखा गया है। ऑप्टिकल पाइरोमीटर का उपयोग भट्टियों, पिघली हुई धातुओं और अन्य गर्म सामग्री या तरल पदार्थों के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। संपर्क प्रकार के साधन की सहायता से अत्यधिक गर्म शरीर के तापमान को मापना संभव नहीं है। इसलिए गैर-संपर्क पाइरोमीटर का उपयोग उनके तापमान को मापने के लिए किया जाता है।
एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर के लाभ
एक ऑप्टिकल पाइरोमीटर के नुकसान
क्लिनिकल थर्मामीटर | प्रयोगशाला थर्मामीटर |
क्लिनिकल थर्मामीटर को 35 ° C से 42 ° C या 94 ° F से 108 ° F तक बढ़ाया जाता है। | प्रयोगशाला थर्मामीटर को आमतौर पर -10 डिग्री सेल्सियस से 110 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जाता है। |
पारा स्तर गिरने से रोकने के लिए पारा स्तर अपने आप गिरता नहीं है, क्योंकि बल्ब के पास एक किंक होता है। | पारा स्तर अपने आप गिर जाता है क्योंकि कोई किंक मौजूद नहीं होता है। |
बगल या मुंह से थर्मामीटर हटाने के बाद तापमान को पढ़ा जा सकता है। | तापमान के स्रोत में थर्मामीटर रखते समय तापमान को पढ़ा जाता है, उदाहरण के लिए एक तरल या कोई अन्य चीज। |
पारा स्तर को कम करने के लिए झटके दिए जाते हैं। | पारा स्तर कम करने के लिए कोई झटका देने की आवश्यकता नहीं है। |
इसका उपयोग शरीर के तापमान को लेने के लिए किया जाता है। | इसका उपयोग प्रयोगशाला में तापमान लेने के लिए किया जाता है। |
