Back to the topics list

thermometers

Thermometer ni kifaa ambacho hupima joto au joto gradient, kwa kutumia kanuni tofauti tofauti. Thermometer ina vitu viwili muhimu - sensor ya joto ambayo mabadiliko ya kawaida ya mwili hufanyika na joto la kawaida kwa mfano balbu kwenye thermometer ya zebaki na chemchemi au njia zingine za kugeuza mabadiliko haya ya mwili kuwa thamani kwa mfano kiwango kwenye thermometer ya zebaki.

Kuna aina tofauti za thermometers.

1. Kioevu katika glasi za joto

Kioevu katika thermometer ya glasi hutumia utofauti katika kioevu katika joto. Wanatumia ukweli kwamba maji mengi hupanua inapokanzwa. Maji huwekwa kwenye balbu ya glasi iliyotiwa muhuri, na upanuzi wake hupimwa kwa kutumia kiwango kilichowekwa kwenye shina la thermometer. Kama tunavyojua kuwa thermometer haina kupanuka basi kama mali ya mwili hutumia tofauti za urefu wa kioevu na joto.

Kioevu kinachotumika katika thermometers ya kioevu-glasi ni Mercury na Pombe. Kwa msingi wa kioevu kinachotumiwa, ni ya aina mbili: thermometers za zebaki na glasi na thermometers za pombe katika glasi.

Kioevu katika thermometer ya glasi ina sehemu mbili za msingi:

• Bulb: Inafanya kama hifadhi inashikilia kioevu ambacho kiasi chake hubadilika na joto. Bulb pia hufanya kama sensor au chachi ambayo imeingizwa mwilini ambayo joto lake linapaswa kupimwa.
• Shina: Inayo kiwango ambacho kinapima hali ya joto na capillary ambayo kioevu kinaweza kupanuka na mkataba.

Manufaa:

• Ni rahisi kutengeneza
• Ni rahisi kubeba na kushughulikia

Ubaya:

• Wao huwa na uwezo mkubwa wa joto na sio nyeti vya kutosha, hiyo ni kuwa haiwezi kupima mabadiliko ya joto haraka.

1.1. Zebaki katika glasi ya joto

Hizi zuliwa na mwanafizikia wa Ujerumani Daniel Gabriel Fahrenheit.

Thermometer hii ina zebaki kwenye bomba la glasi. Alama zenye alama kwenye bomba huruhusu joto kusomwa na urefu wa zebaki ndani ya bomba. Urefu wa zebaki ndani ya bomba hutofautiana kulingana na hali ya joto. Kuongeza unyeti, kawaida kuna bulb ya zebaki mwishoni mwa thermometer ambayo ina zebaki nyingi; upanuzi na contraction ya kiasi hiki cha zebaki wameongeza ndani ya tepe nyembamba zaidi ya bomba. Nafasi juu ya zebaki inaweza kujazwa na nitrojeni au inaweza kuwa utupu.

Thermometer ya glasi-katika glasi inashughulikia joto pana kutoka - 38 ° C hadi 356 ° C, ingawa utangulizi wa gesi ndani ya chombo inaweza kuongeza wigo hadi 600 ° C au zaidi.

Manufaa ya thermometer ya zebaki

• Mercury ni kioevu cha asili cha opaque (fedha). Hii inamaanisha kuwa inaweza kutumika moja kwa moja katika fomu yake safi.
• Mercury haina glasi ya mvua. Wakati inaendelea juu na chini katika capillary nguvu mali mshikamano ya zebaki hairuhusu kuondoka athari yoyote ndani ya capillary.
• Mercury ni chuma kioevu. Kama chuma, ina mali nyingi nzuri ambayo inaruhusu iwe nyeti kuliko thermometer ya pombe-glasi.

Ubaya wa thermometer ya zebaki

• Mercury inaleta hatari ya sumu ikiwa chombo cha glasi kimevutwa.

1.2. Thermometer ya pombe-glasi

Kama kioevu, hutumia pombe ya ethyl, toluini na pentane ya kiufundi, ambayo inaweza kutumika hadi -200 ° C. Aina yake ni -200 ° C hadi 80 ° C, ingawa aina nyingi hutegemea sana aina ya pombe inayotumiwa.

Faida: Faida yake kubwa ni kwamba inaweza kupima joto la chini sana.

Ubaya: Kwa vile pombe ni wazi, inahitaji rangi ili kuifanya ionekane. Dyes huwa inaongeza uchafu ambao inaweza kuwa na kiwango sawa cha joto kama vile pombe. Hii inafanya kusoma kuwa ngumu haswa kwa mipaka ya kila kioevu. Pia, glasi ya magugu ya pombe.

2. Thermometer ya Upinzani

Thermometer ya upinzani au kizuizi cha joto cha upinzani (RTD) hutumia upinzani wa conductor ya umeme kwa kupima joto. Upinzani wa conductor hutofautiana na wakati. Mali hii ya conductor hutumiwa kupima joto. Kazi kuu ya RTD ni kutoa mabadiliko mazuri ya kupinga na hali ya joto.

Chuma hicho kina mgawo wa joto la juu ambayo inamaanisha kuwa joto lao huongezeka na kuongezeka kwa joto. Carbon na germanium ina mgawo wa chini wa joto ambayo inaonyesha kuwa upinzani wao ni sawia na joto.

Thermometer ya kupinga hutumia kipengee nyeti kilichotengenezwa kwa metali safi kabisa kama platinamu, shaba au nickel. Upinzani wa chuma ni sawasawa na joto. Kwa kawaida, platinamu hutumiwa katika thermometer ya kupinga. Platinamu ina utulivu wa juu, na inaweza kuhimili joto la juu.

Dhahabu na fedha hazijatumika kwa RTD kwa sababu zina utaftaji wa chini. Tungsten ina resisization kubwa, lakini ni brittle sana Copper hutumiwa kutengeneza vifaa vya RTD kwa sababu ina resisisheni ya chini na pia haina bei ghali. Ubaya pekee wa shaba ni kwamba ina usawa wa chini. Kiwango cha juu cha shaba ni karibu 120oC.

Vifaa vya RTD vinatengenezwa kwa platinamu, nickel au aloi ya nikeli. Waya wa nickel hutumiwa kwa aina ndogo ya joto, lakini sio laini.

Ifuatayo ni mahitaji ya conductor inayotumiwa katika RTDs

• Resisization ya nyenzo ni kubwa ili kiwango cha chini cha conductor hutumiwa kwa ujenzi

• Mabadiliko ya upinzani wa nyenzo kuhusu hali ya joto inapaswa kuwa juu iwezekanavyo.

• Upinzani wa nyenzo hutegemea joto

Thermometer ya upinzani imewekwa ndani ya bomba la kinga kwa kutoa kinga dhidi ya uharibifu. Sehemu ya kupumzika huundwa kwa kuweka waya ya platinamu kwenye bobbin ya kauri. Sehemu ya upinzani imewekwa ndani ya bomba ambayo imetengenezwa na chuma cha pua au chuma cha shaba.

Waya inayoongoza hutumiwa kwa kuunganisha kitu cha kupinga na risasi ya nje. Waya inayoongoza inafunikwa na bomba la maboksi ambalo huilinda kutokana na mzunguko mfupi. Nyenzo ya kauri hutumiwa kama kifuniko cha nyenzo zenye joto la juu na kwa nyuzi za joto la chini au glasi hutumiwa.

Vipimo vya joto vya kupinga ni polepole kuchukua nafasi ya thermocouples katika matumizi ya joto ya chini ya viwanda (chini ya 600 ° C). Vipimo vya joto vya upinzani huja katika fomu kadhaa za ujenzi na hutoa utulivu zaidi, usahihi, na kurudiwa. Upinzani huelekea kuwa karibu na joto na joto.

Manufaa

• Kulingana na chuma inayotumika upinzani vibonzo vina uwezo wa kufunika safu za joto nyingi. Thamani za kiwango cha juu zinahusiana kabisa na sehemu za kuyeyuka za chuma zinazotumika.
• Tofauti ya upinzani na joto ni thabiti juu ya upana wa joto.
• Sahihi sana

Ubaya:

• Ikilinganishwa na kioevu katika glasi za joto, huwa na gharama kubwa.
• Inahitaji vifaa vingine kupima joto
• Zinaonyesha uwezo mkubwa wa joto kwa hivyo hazijali mabadiliko ya mabadiliko ya joto kwa maana haziwezi kutumiwa kupima mabadiliko ya joto haraka

3. Thermocouples

Thermocouples ni sensorer zinazojumuisha metali mbili ambazo hutoa nguvu za elektroni (EMFs) au voltages wakati kuna tofauti za joto kati yao. Kiasi cha voltage inayozalishwa inategemea tofauti hizi. Thermocouples inafanya kazi kwa kuzingatia kanuni ya athari ya Seebeck.

Athari ya Seeback iligunduliwa na daktari wa Ujerumani akageuka fizikia wa fizikia Thomas Johann Seebeck. Aligundua kuwa wakati akizalisha safu ya mizunguko kwa kutengeneza makutano ya metali mbili tofauti, na chuma moja kwa joto la juu kuliko lingine, kwamba aliweza kutoa voltage. Tofauti kubwa zaidi, ya juu zaidi ya voliti, na akagundua kuwa matokeo yalikuwa huru ya sura ya chuma.

Thermocouple inajumuisha makutano inayoundwa na aloi mbili za chuma. Sehemu moja ya makutano imewekwa kwenye chanzo ambacho joto lake linapaswa kupimwa, wakati mwisho mwingine unadumishwa kwa joto la kumbukumbu ya kila wakati kulingana na sheria ya zeroth ya thermodynamics. Thermocouples za zamani hutumia bafu za barafu kama chanzo cha joto lao, lakini wale wa siku za kisasa hutumia sensor ya hali ya joto ya hali.

Thermocouples ni muhimu katika sayansi na uhandisi kwa sababu ya usahihi wao, wakati wa athari za haraka, saizi ndogo, na uwezo wa kupima joto kali. Uwezo wa mwisho ni msingi wa mchanganyiko wa chuma uliotumiwa; mchanganyiko wa nickel-nickel unaweza kupima -50 ° C hadi 1410 ° C, wakati mchanganyiko wa rhenium-rhenium unaweza kupima 0 ° C hadi 2315 ° C. Mchanganyiko unaovutia zaidi ni iron-timesan, shaba-frequan, na chromel-alumel. Ubaya wa thermocouples ni kwamba ishara zinazozalishwa zinaweza kuwa zisizo, na kwa hivyo zinahitaji kupimwa kwa uangalifu.

4. Thermometer ya gesi

Joto la joto hupima joto kwa kutofautisha kwa kiwango au shinikizo la gesi. Thermometers za gesi hufanya kazi vizuri kwa joto la chini sana.

Kuna aina mbili kuu za thermometer ya gesi - moja inafanya kazi kwa kiwango cha kila wakati na nyingine kwa shinikizo la kila wakati.

• Thermometer ya gesi ya kawaida: Kwa kawaida huwa na bulbu iliyojazwa na kiasi cha gesi iliyo na kusongeshwa ambayo hushikamana na manometer ya zebaki. Manometer hutumiwa kupima tofauti katika shinikizo. Mchanganyiko wa joto huu hufanya kazi na Sheria ya Charles 'ambayo inasema kwamba wakati joto la gesi bora linapoongezeka, kuna kuongezeka kwa shinikizo. Pia, wakati joto linapopungua, shinikizo pia linapungua sawa. Hii ni jinsi kiwango cha joto cha gesi cha kawaida hufuata ongezeko la joto na mabadiliko ya shinikizo wakati kiasi kinabaki kila wakati. Aina hizi za thermometers hutumiwa katika calibration ya thermometers nyingine kadhaa.
• Thermometer ya gesi ya shinikizo la kila wakati: thermometer ya shinikizo la mara kwa mara ni msingi wa uhusiano kati ya tofauti kwa kiasi na tofauti zinazolingana katika hali ya joto wakati shinikizo la mchakato linabaki kila wakati. Vipimo vya joto vya shinikizo la gesi kila wakati hufanya kazi kwenye Sheria ya Gay-Lussac au sheria ya shinikizo ambayo inasema kuwa kwa wingi na kiwango cha mara kwa mara cha gesi bora, shinikizo linalowekwa kwa pande za chombo chake linahusiana moja kwa moja na joto lake kabisa. Hii ina bomba refu la glasi refu na nyembamba inayojulikana mara kwa mara ya hewa na zebaki iliyotiwa muhuri ndani na kisima cha mpira. Taratibu kama hizo huitwa kama mchakato wa isobaric. Bomba, hewa, na zebaki huzungukwa na bomba kubwa zaidi, wazi ambalo kioevu au gesi inaweza kupita kwa uhuru. Juu ya kubadilisha joto la tube ya ndani, hewa hupanuka au mikataba, kusonga zebaki kwenye bomba. Kupima kiwango cha harakati za zebaki hutupa uhusiano kwa jinsi imepanuka kwa joto fulani.

5. Pyrometer

Pyrometer ni aina ya thermometer inayotumika kupima joto la juu. Inatumika kwa kupima joto bila mawasiliano yoyote ya mwili. Inatumika kupima joto la mwili kwa kupima mionzi yake ya umeme.

Kanuni yake inategemea uhusiano kati ya joto la mwili moto na mionzi ya umeme iliyotolewa na mwili. Wakati mwili umewashwa hutoa nishati ya mafuta inayojulikana kama mionzi ya joto. Ni mbinu ya kuamua joto la mwili kwa kupima mionzi yake ya umeme.

Pyrometer ya macho - Pyrometer ya macho ni kifaa kisicho cha mawasiliano cha aina ya mawasiliano. Inafanya kazi kwa kanuni ya kulinganisha mwangaza wa kitu na mwangaza wa filimbi ambayo imewekwa ndani ya pyrometer. Pyrometer ya macho hutumiwa kupima joto la vifaa, madini ya kuyeyuka, na nyenzo zingine zilizopitishwa au vinywaji. Haiwezekani kupima joto la mwili unaosababishwa sana na usaidizi wa chombo cha aina ya mawasiliano. Kwa hivyo pyrometer isiyo ya mawasiliano hutumiwa kupima joto lao.

Manufaa ya pyrometer ya macho

• Pyrometer ya macho ina usahihi wa hali ya juu
• Joto hupimwa bila kuwasiliana na mwili wenye joto. Kwa sababu ya mali hii, pyrometer hutumiwa kwa idadi ya maombi

Ubaya wa pyrometer ya macho

• Kufanya kazi kwa pyrometer kunategemea nguvu ya mwanga uliotolewa na mwili uliyotiwa moto. Kwa hivyo, pyrometer hutumiwa kupima joto kuwa na joto zaidi ya 700 ° C. Usahihi wa pyrometer inategemea marekebisho ya filament ya sasa. Pia, pyrometer haitumiwi kupima joto la gesi safi.

Tofauti kati ya thermometer ya kliniki na maabara