Sıcaklık sensörleri. Birinci Bölüm Biraz teori ve tarih

Sıcaklık nedir

Sıcaklık sensörleri hakkındaki hikayeye başlamadan önce, ne olduğunu anlamanız gerekir. fizik açısından sıcaklık. İnsan vücudu neden sıcaklıkta bir değişiklik hissediyor, neden bugün sıcak veya sadece sıcak olduğunu ve ertesi gün serin, hatta soğuk olduğunu söylüyoruz.

Sıcaklık terimi, çeviri sırasında normal durum veya uygun yer değiştirme anlamına gelen Latince kelime sıcaklığından gelir. Fiziksel bir miktar olarak sıcaklık, bir maddenin iç enerjisini, moleküllerin hareketlilik derecesini, termodinamik denge halindeki parçacıkların kinetik enerjisini karakterize eder.

Bir örnek, molekülleri ve atomları rastgele hareket eden havadır. Bu parçacıkların hareket hızı arttığında, hava sıcaklığının yüksek, havanın sıcak veya hatta sıcak olduğunu söylerler. Soğuk bir günde, örneğin, hava parçacıklarının hızı küçüktür, bu da hoş bir serinlik veya hatta “köpek soğuğu” gibi hisseder. Hava parçacıklarının hızının rüzgar hızına bağlı olmadığına dikkat edilmelidir! Bu tamamen farklı bir hız.

Havayı ilgilendiren şey, içinde moleküller serbestçe hareket edebilir, ama sıvı ve katı cisimler ne olacak? Onlarda, moleküllerin termal hareketi de havadakinden daha az olsa da vardır. Ancak değişimi oldukça belirgindir, bu da sıvıların ve katıların sıcaklığını belirler.

Moleküller, buz erime sıcaklığında ve negatif sıcaklıkta bile hareket etmeye devam eder. Örneğin, bir hidrojen molekülünün sıfır sıcaklıktaki hızı 1950 m / s'dir. Her saniyede 16 cm ^ 3 havada bin milyar molekül çarpışması meydana gelir. Artan sıcaklıkla, moleküllerin hareketliliği artar, sırasıyla çarpışma sayısı artar.

Ancak, not edilmelidir ki sıcaklık ve ısı öz aynı şey değildir. Basit bir örnek: mutfakta sıradan bir gaz sobası, aynı gazın yakıldığı büyük ve küçük brülörlere sahiptir. Gaz yanma sıcaklığı aynıdır, bu nedenle brülörlerin sıcaklığı da aynıdır. Ancak bir su ısıtıcısı veya kova gibi aynı hacimdeki su, büyük bir brülörde küçük olandan daha hızlı kaynar. Bunun nedeni, büyük bir brülörün daha fazla ısı üretmesi, birim zamanda daha fazla gaz yakması veya daha fazla güce sahip olmasıdır.

Hangi birimlerdeki ısı miktarı nasıl belirlenir? Okul fizik dersinde, sadece çözme sürecinde bile, çok öğretici ve ilginç olan ısıtma ve kaynar suya adanmış birçok sorun vardır.

Birim başına kabul edilen termal enerji kalori. Bu, 1 ° C (1 santigrat derece) başına 1 gram (cm ^ 3) suyun ısıtılmasını sağlayan ısı miktarıdır. Fiziksel bedenin derece cinsinden sıcaklığı, termal enerjisinin seviyesini yansıtır. Kullanılan sıcaklığı ölçmek için termometrelersık sık atıfta termometre.

İki fiziksel vücut aynı sıcaklığa sahipse, bağlandıklarında ısı transferi gerçekleşmez. Vücutlardan birinin daha yüksek bir sıcaklığı varsa, o zaman soğuk bir cisme bağlandığında, soğuğun sıcaklığı artar veya bunun tersi olur. Sıvıları karıştırırken bunu doğrulamanın en kolay yolu: günlük yaşamda, herkes en azından banyoda, gerekli sıcaklığı elde etmek için sıcak ve soğuk suyu karıştırmak zorunda kaldı.

Sıcaklık Ölçekleri

Bildiğiniz gibi, birkaç tane var sıcaklık ölçüm ölçekleri. Bu nasıl açıklanabilir, çünkü sıcaklık aynı, ancak farklı ölçeklerde tamamen farklı mı?

Bu tür anlaşmazlıklar sıcaklığa özgü değildir.Sonuçta, eski günlerde aynı ağırlık pound ve pound olarak ve şimdi gram ve kilogram olarak ölçüldü, aynı doğrusal boyutlarla aynı: milimetre, metre, inç, ayak ve çok eski kulaç ve dirsekler.

Sıcaklık ölçeklerinin gelişiminin kısa bir tarihi

En çok ilk termometre ünlü İtalyan ortaçağ alimi tarafından icat edildi Galileo Galilei (1564-1642). Cihazın çalışması, ısıtma ve soğutma sırasında gaz hacmindeki değişiklikler olgusuna dayanıyordu. Bu termometre, sıcaklığı sayısal biçimde ifade eden doğru bir ölçeğe sahip değildi, bu nedenle ölçüm sonucu çok yanlıştı.

Sıcaklığı ölçmek için daha doğru araçlar bir Alman fizikçi tarafından önerildi Gabriel Fahrenheit 1709 yılında geliştirilen (1686-1736) alkol termometreve 1714'te cıva. Sıcaklık ölçeği mucit için seçildi Fahrenhayt ölçeği.

Bu ölçeğin alt referans noktası (0 ° F) salin çözeltisinin donma noktasıdır. O uzaktaki sıcaklık, yeterli doğrulukla çoğaltılabilen en düşük sıcaklıktı. En yüksek nokta, "sağlıklı bir İngiliz'in kolu altında ölçülen insan vücudu sıcaklığı (96 ° F) idi.

O sırada Fahrenheit İngiltere'de yaşadı ve keşiflerini orada yaptı. Bu nedenle, İngilizce konuşulan ülkelerde, Fahrenheit ölçeği uzun süredir kullanılmaktadır, modern zamanlarda, İngiliz kültürü ülkeleri de Celsius ölçeğine geçmiştir. Bu ülkelerdeki tıbbi termometreler hala Fahrenheit ölçeğini kullanıyor.

1730'da bir başka sıcaklık ölçeği Fransız bir bilim adamı tarafından önerildi Rene Reaumur 1737'de St.Petersburg Bilimler Akademisi'nin onursal üyesi olarak kabul edildi (1683-1757). Bu nedenle, Rusya'da sıcaklık ölçümü için termometreler kullanmaya başladı Reaumur ölçeği.

İle aynı celsius ölçeğiBu ölçeğin iki referans noktası vardı - buzun erime sıcaklığı ve suyun kaynama noktası. Böyle bir ölçeğin bir derecesi, tüm ölçeğin 80 parça dereceye bölünmesiyle elde edilmiştir. Bu ölçek sadece birkaç on yıl boyunca kullanıldı, daha sonra modası geçti.

1742'de İsveçli bir fizikçi Anders Celsius (1701-1744) bilinen bir ondalık sıcaklık ölçeği önermiştir. Reaumur ile aynı referans noktalarını kullanır, sadece ölçek eşit olarak 80'e değil, 100 bölüme ayrılır. Dolayısıyla, Celsius ölçeğindeki bir derece, suyun kaynama ve donma sıcaklıklarındaki farkın 1 / 100'üdür.

En son sıcaklık ölçeği İngiliz tarafından önerildi William Thomson (1824-1907), 1866'daki bilimsel değerler için Baron Kelvin unvanını aldı. Kelvin Ölçeği Hala modern termometrenin ana standardı olarak kullanılmaktadır. Bu ölçekte mutlak sıfır (−273.15 ° C) referans noktası olarak alınır.

Kelvin'in teorisine göre, bu sıcaklıkta herhangi bir termal hareket durur. Bu sıcaklıkta, tüm iletkenler elektrik akımına sıfır direnç gösterir, süperiletkenlik olgusu. Böyle bir sıcaklığa henüz kimse ulaşmadı, sadece teorik olarak var.

Bir sonraki makalede okuyun.

Boris Aladyshkin, electro-tr.tomathouse.com

Makale dizisinin devamı:

- Sıcaklık sensörleri. termistörler

- Sıcaklık sensörleri. termokupl

- Birkaç sıcaklık sensörü daha: yarı iletken sensörler, mikrodenetleyiciler için sensörler

- Sıradan ev gazı kullanarak elektriği nasıl alabilirim?

Comments

[#1]

Tarihe göre, antik çağ doktorlarının bile karşılaştırmalı ve dahası, vücut ısısının memnun edilmiş doğru bir ölçeğine ihtiyaç duyduğunu eklemek isterim. İnsan sağlığının bir şekilde vücudunun sıcaklığıyla ilişkili olduğunu fark ettiler. Bu sıcaklık ilaçlar ile düzenlenmiştir.Birlikte karıştılar ve karışımların farklı dereceleri vardı. Latince "karışım", "sıcaklık" tır.