Back to the topics list

termometra

Një termometër është një pajisje që mat temperaturën ose gradientin e temperaturës, duke përdorur një larmi parimesh të ndryshme. Një termometër ka dy elementë të rëndësishëm - sensori i temperaturës në të cilin ndodh një ndryshim fizik me temperaturën fizike p.sh. llambë në një termometër merkur dhe pranverë ose ndonjë mjet tjetër për ta kthyer këtë ndryshim fizik në një vlerë p.sh. shkallën në një termometër merkur.

Ekzistojnë lloje të ndryshme të termometrave.

1. Lëngu në termometrat e qelqit

Lëngu në termometrin e qelqit përdor ndryshimin në vëllimin e një lëngu në temperaturë. Ata përdorin faktin se shumica e lëngjeve zgjerohen në ngrohje. Lëngu përmbahet në një llambë qelqi të mbyllur, dhe zgjerimi i saj matet duke përdorur një shkallë të ngritur në rrjedhin e termometrit. Siç e dimë që termometri nuk zgjërohet atëherë si veti fizike ai përdor ndryshimin e gjatësisë së lëngut me temperaturën.

Lëngjet që përdoren zakonisht në termometrat e qelqit të lëngshëm janë Mërkuri dhe Alkooli. Bazuar në lëngun e përdorur, ato janë të dy llojeve: termometra në qelqi merkur dhe termometra alkooli në gotë.

Termometri i lëngut në qelq përbëhet nga dy pjesë themelore:

• Llamba: Vepron si rezervuar që mban lëngun, vëllimi i të cilit ndryshon me temperaturën. Llamba gjithashtu vepron si një sensor ose matës i cili futet në trup, temperatura e të cilit duhet të matet.
• Rrjedha: Ai përmban shkallën që është duke matur temperaturën dhe një kapilar përmes së cilës lëngu në përputhje me rrethanat mund të zgjerohet dhe tkurret.

Përparësitë:

• Ato janë të lira për tu prodhuar
• Ato janë të lehta për tu mbajtur dhe trajtuar

disavantazhet:

• Ata kanë tendencë të kenë kapacitete të larta të nxehtësisë dhe nuk janë mjaftueshëm të ndjeshëm, d.m.th që nuk mund të masin ndryshimet e shpejta të temperaturës.

1.1. Mërkuri në termometrin e qelqit

Këto janë shpikur nga një fizikant gjerman Daniel Gabriel Fahrenheit.

Ky termometër përbëhet nga merkur në një tub qelqi. Shenjat e kalibruar në tub lejojnë që temperatura të lexohet nga gjatësia e merkurit brenda tubit. Gjatësia e merkurit brenda tubit ndryshon në bazë të temperaturës. Për të rritur ndjeshmërinë, zakonisht ka një llambë merkuri në fund të termometrit i cili përmban pjesën më të madhe të merkurit; zgjerimi dhe tkurrja e këtij vëllimi të merkurit janë ato të përforcuara në lulëzimin shumë më të ngushtë të tubit. Hapësira mbi merkur mund të jetë e mbushur me azot ose mund të jetë një vakum.

Termometri i qelqit me merkur përfshin një gamë të gjerë temperaturash nga - 38 ° C deri 356 ° C, megjithëse futja e gazit në instrument mund të rrisë intervalin deri në 600 ° C ose më gjerë.

Përparësitë e një termometri të merkurit në gotë

• Merkuri është një lëng (argjendi) natyrisht i errët. Kjo do të thotë që mund të shfrytëzohet drejtpërdrejt në formën e tij të pastër.
• Mërkuri nuk lag qelq. Kur lëviz lart e poshtë në kapilarin vetitë e forta kohezive të merkurit nuk e lejojnë atë të lërë gjurmë në kapilar.
• Mërkuri është një metal i lëngshëm. Si metal, ai ka veti të larta përçuese që e lejojnë atë të jetë i ndjeshëm sesa termometri i alkoolit në gotë.

Disavantazhet e një termometri të zhivës në gotë

• Merkuri paraqet një rrezik potencial toksik nëse ena qelqi është thyer.

1.2. Termometri i alkoolit në gotë

Si një lëng, ai përdor alkool etilik, toluen dhe pentan teknik, i cili mund të përdoret deri në -200 ° C. Diapazoni i tij është -200 ° C deri 80 ° C, megjithëse rrezat varen shumë nga lloji i alkoolit të përdorur.

Avantazhi: Avantazhi i tij më i madh është se mund të matë temperaturat shumë të ulëta.

Disavantazhi: Meqenëse alkooli është transparent, kërkon një lyerje për ta bërë atë të dukshme. Ngjyrat kanë tendencë të shtojnë papastërti që mund të mos kenë të njëjtin varg temperaturash si alkooli. Kjo e vështirëson leximin veçanërisht në kufijtë e çdo lëngu. Po ashtu, alkooli lagë gotën.

2. Termometri i Rezistencës

Termometri i rezistencës ose detektori i temperaturës së rezistencës (RTD) përdor rezistencën e një përcjellësi elektrik për matjen e temperaturës. Rezistenca e përcjellësit ndryshon me kohën. Kjo veti e përcjellësit përdoret për matjen e temperaturës. Funksioni kryesor i RTD është të japë një ndryshim pozitiv të rezistencës me temperaturën.

Metali ka një koeficient të temperaturës së lartë që do të thotë që temperatura e tyre rritet me rritjen e temperaturës. Karboni dhe germanium kanë koeficient të temperaturës së ulët që tregon se rezistenca e tyre është në përpjesëtim me proporcionin me temperaturën.

Termometri i rezistencës përdor një element të ndjeshëm të bërë nga metale jashtëzakonisht të pastra si platini, bakri ose nikeli. Rezistenca e metalit është drejtpërdrejt proporcionale me temperaturën. Kryesisht, platini përdoret në një termometër rezistence. Platini ka një qëndrueshmëri të lartë dhe mund t’i rezistojë temperaturës së lartë.

Ari dhe argjendi nuk përdoren për RTD sepse kanë rezistencë të ulët. Tungsteni ka rezistencë të lartë, por është jashtëzakonisht i brishtë Bakri përdoret për të bërë elementin RTD sepse ka rezistencë të ulët dhe gjithashtu është më pak i shtrenjtë. Disavantazhi i vetëm i bakrit është se ka linearitet të ulët. Temperatura maksimale e bakrit është rreth 120oC.

Materiali RTD është bërë nga platini, nikeli ose lidhjet e nikelit. Telat e nikelit përdoren për një gamë të kufizuar të temperaturës, por ato janë mjaft jolineare.

Më poshtë janë kërkesat e përcjellësit të përdorur në RTD

• Rezistenca e materialit është e lartë në mënyrë që vëllimi minimal i përcjellësit të përdoret për ndërtim

• Ndryshimi i rezistencës së materialit në lidhje me temperaturën duhet të jetë sa më i lartë që të jetë e mundur.

• Rezistenca e materialit varet nga temperatura

Termometri i rezistencës vendoset brenda tubit mbrojtës për sigurimin e mbrojtjes nga dëmtimi. Elementi rezistent formohet duke vendosur tela platini në leshin qeramik. Ky element i rezistencës vendoset brenda tubit i cili është i përbërë nga çelik inox ose çeliku bakri.

Teli i plumbit përdoret për lidhjen e elementit të rezistencës me plumbin e jashtëm. Teli i plumbit është i mbuluar nga tubi i izoluar i cili e mbron atë nga qark i shkurtër. Materiali qeramik përdoret si një izolues për materialin me temperaturë të lartë dhe përdoret për fibër ose qelqi me temperaturë të ulët.

Termometrat e rezistencës janë duke zëvendësuar ngadalë termoelementët në aplikime industriale me temperaturë shumë më të ulët (nën 600 ° C). Termometrat e rezistencës vijnë në një numër formash ndërtimi dhe ofrojnë një stabilitet, saktësi dhe përsëritshmëri më të madhe. Rezistenca ka tendencë të jetë pothuajse lineare me temperaturën.

Përparësitë

• Në varësi të metaleve që përdoren termometrat e rezistencës janë në gjendje të mbulojnë gamën e gjerë të temperaturave. Vlerat maksimale përgjithësisht lidhen me pikat e shkrirjes së metalit të përdorur.
• Ndryshimi i rezistencës me temperaturën është i qëndrueshëm në një interval të gjerë të temperaturës.
• Shume e sakte

disavantazhet:

• Në krahasim me termometrat e lëngshëm në qelqi, ato kanë tendencë të jenë të shtrenjta.
• Kërkoni pajisje të tjera për të matur temperaturën
• Ata shfaqin kapacitete të larta të nxehtësisë, kështu që nuk janë të ndjeshëm ndaj ndryshimit të temperaturës që do të thotë se nuk mund të përdoren për të matur ndryshimet e shpejta të temperaturës

3. Thermocouples

Thermocouples janë sensorë të përbërë nga dy metale që gjenerojnë forca elektromotore (EMF) ose tensione kur ekzistojnë ndryshime të temperaturës midis tyre. Sasia e tensionit të prodhuar varet nga këto ndryshime. Thermocouples funksionojnë bazuar në parimin e efektit Seebeck.

Efekti Seeback u zbulua nga mjeku gjerman u kthye nga fizikani Thomas Johann Seebeck. Ai zbuloi se kur prodhoi një seri qarqesh duke formuar një kryqëzim të dy metaleve të ndryshme, me një metal në një temperaturë më të lartë se tjetri, se ai ishte në gjendje të gjeneronte një tension. Sa më i madh të jetë ndryshimi, aq më i lartë është voltazhi, dhe ai zbuloi se rezultatet ishin të pavarura nga forma e metalit.

Një termoelement përbëhet nga një kryqëzim i formuar nga dy lidhjeve metalike. Njëra pjesë e kryqëzimit vendoset në një burim, temperatura e të cilit duhet të matet, ndërsa skaji tjetër mbahet në një temperaturë të vazhdueshme referimi, në përputhje me ligjin e zerotit të termodinamikës. Thermocouples më të vjetër përdorin banjot e akullit si burim të temperaturës së tyre, por ato moderne përdorin një sensorë të temperaturës së ngurtë.

Thermocouples janë të vlefshme në shkencë dhe inxhinieri për shkak të saktësisë së tyre, kohën e shpejtë të reagimit, madhësisë së vogël dhe aftësisë për të matur temperaturat ekstreme. Aftësia e fundit bazohet në kombinimet metalike të përdorura; një kombinim i nikelit-nikelit mund të matë -50 ° C deri në 1410 ° C, ndërsa një kombinim rehen-rhenium mund të matë 0 ° C deri në 2315 ° C. Kombinimet më të zakonshme janë hekur-konstantan, bakër-konstantan dhe kromel-alumel. Disavantazhet e termocouples janë se sinjalet e prodhuara mund të mos jenë jolineare, dhe kështu ata duhet të kalibrohen me kujdes.

4. Termometri i gazit

Një termometër gazi mat temperaturën nga ndryshimi i vëllimit ose presionit të një gazi. Termometrat e gazit funksionojnë më së miri në temperatura shumë të ulëta.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të termometrit të gazit - njëri që funksionon në vëllim të vazhdueshëm dhe tjetri me presion të vazhdueshëm.

• Termometri i gazit me vëllim të vazhdueshëm: Zakonisht përbëhet nga një llambë e mbushur me një sasi fikse të një gazi hollues i cili është ngjitur në një manometër të merkurit. Manometri përdoret për të matur ndryshimin e presionit. Ky termometër funksionon me Ligjin e Charles 'i cili thotë se kur rritet temperatura e një gazi ideal, ka një rritje përkatëse të presionit. Gjithashtu, kur temperatura zvogëlohet, presioni gjithashtu ulet përkatësisht. Kjo është se si termometri i gazit me vëllim të vazhdueshëm gjurmon rritjen e temperaturës me ndryshimin e presionit ndërsa vëllimi mbetet konstant. Këto lloje të termometrave përdoren në kalibrimin e termometrave të ndryshëm të tjerë.
• Termometri i gazit me presion të vazhdueshëm: Termometri i gazit me presion të vazhdueshëm bazohet në marrëdhënien midis ndryshimeve në vëllim me ndryshimin përkatës të temperaturës ndërsa presioni i procesit mbetet konstant. Termometri i gazit me presion të vazhdueshëm funksionon në Ligjin ose Ligjin e presionit të Gay-Lussac i cili thotë se për një masë të caktuar dhe vëllim të vazhdueshëm të një gazi ideal, presioni i ushtruar në anët e kontejnerit të tij është drejtpërdrejt proporcionale me temperaturën e tij absolute. Kjo përbëhet nga një tub qelqi i gjatë dhe i hollë me një masë të njohur konstante të ajrit dhe merkurit të mbyllur brenda nga një ndalues gome. Proceset e tilla quhen si procesi izobarik. Tubi, ajri dhe merkuri më pas rrethohen nga një tub më i madh, i hapur, përmes të cilit lëngu ose gazi mund të kalojnë lirshëm. Me ndryshimin e temperaturës së tubit të brendshëm, ajri ose zgjerohet ose kontraktohet, duke lëvizur merkurin përgjatë tubit. Matja e sasisë së lëvizjes së merkurit na jep një lidhje me sa është zgjeruar në temperatura të caktuara.

5. Pirometri

Një pirometër është një lloj termometri që përdoret për të matur temperaturat e larta. Përdoret për matjen e temperaturës pa ndonjë kontakt fizik. Përdoret për matjen e temperaturës së trupit duke matur rrezatimin e tij elektromagnetik.

Parimi i tij varet nga marrëdhënia midis temperaturës së një trupi të nxehtë dhe rrezatimit elektromagnetik të lëshuar nga trupi. Kur një trup nxehet, ai lëshon energji termike të njohur si rrezatimi i nxehtësisë. Shtë një teknikë për përcaktimin e temperaturës së trupit duke matur rrezatimin elektromagnetik të tij.

Pirometri optik - Pirometri optik është një pajisje për matjen e temperaturës së tipit pa kontakt. Ajo funksionon në parimin e përputhjes së shkëlqimit të një objekti me shkëlqimin e filamentit i cili vendoset brenda pirometrit. Pirometri optik përdoret për matjen e temperaturës së furrave, metaleve të shkrirë dhe materialit ose lëngjeve të tjera të mbinxehura. Nuk është e mundur të matni temperaturën e trupit shumë të nxehtë me ndihmën e instrumentit të llojit të kontaktit. Prandaj pirometri jo kontaktues përdoret për matjen e temperaturës së tyre.

Përparësitë e një pirometri optik

• Pirometri optik ka saktësi të lartë
• Temperatura matet pa kontaktuar trupin e ndezur. Për shkak të kësaj prone, pirometri përdoret për numrin e aplikacioneve

Disavantazhet e një pirometri optik

• Puna e pirometrit varet nga intensiteti i dritës së emetuar nga trupi i ndezur. Në këtë mënyrë, pirometri përdoret për matjen e temperaturës që ka një temperaturë më shumë se 700 ° C. Saktësia e pirometrit varet nga rregullimi i rrymës së filamentit. Gjithashtu, pirometri nuk përdoret për matjen e temperaturës së gazrave të pastër.

Diferenca midis termometrit klinik dhe laboratorik