Categories: Fets interessants, Domòtica
Nombre de visualitzacions: 24844
Comentaris sobre l'article: 1
Sensors de temperatura. Primera part Una mica de teoria i història
Què és la temperatura
Abans d’iniciar la història sobre els sensors de temperatura, heu d’entendre què és temperatura en termes de física. Per què el cos humà canvia la temperatura, per què diem que avui fa calor o només fa calor, i l'endemà fa fred o fins i tot fa fred.
El terme temperatura prové de la paraula llatina temperature, que en traducció significa un estat normal o un desplaçament adequat. Com a quantitat física, la temperatura caracteritza l’energia interna d’una substància, el grau de mobilitat de les molècules, l’energia cinètica de les partícules en estat d’equilibri termodinàmic.
Un exemple és l’aire, les molècules i els àtoms de les quals es mouen aleatòriament. Quan la velocitat de moviment d’aquestes partícules augmenta, diuen que la temperatura de l’aire és alta, l’aire és càlid o fins i tot calent. En un dia fred, per exemple, la velocitat de les partícules de l'aire és petita, cosa que sent com a frescor agradable o fins i tot "fred al gos". Cal destacar que la velocitat de les partícules de l’aire no depèn de la velocitat del vent! Aquesta és una velocitat completament diferent.
Això és el que fa a l’aire, en el que les molècules poden moure’s lliurement, però, i els cossos sòlids i líquids? En elles també existeix el moviment tèrmic de les molècules, encara que en menor mesura que a l’aire. Però el seu canvi és força notable, cosa que determina la temperatura de líquids i sòlids.
Les molècules continuen movent-se fins i tot a la temperatura de fusió del gel, així com a una temperatura negativa. Per exemple, la velocitat d’una molècula d’hidrogen a temperatura zero és de 1950 m / s. Cada segon en 16 cm ^ 3 d'aire, es produeixen mil milions de col·lisions de molècules. A mesura que augmenta la temperatura, augmenta la mobilitat de les molècules, augmenta el nombre de col·lisions respectivament.
Tot i això, cal destacar que temperatura i càlidament l’essència no és la mateixa cosa. Un exemple senzill: una estufa ordinària de gas a la cuina té grans i petits cremadors en els quals es crema el mateix gas. La temperatura de combustió del gas és la mateixa, de manera que la temperatura dels propis cremadors també és la mateixa. Però el mateix volum d’aigua, com una caldera o una galleda, bullirà més ràpidament en un cremador gran que en un petit. Això es deu al fet que un cremador gran produeix més calor, cremant més gas per unitat de temps o té més energia.
Com determinar la quantitat de calor, en quines unitats? Al curs de física escolar hi ha molts problemes dedicats a la calefacció i l’aigua bullent, molt instructius i interessants, fins i tot en el procés de solució.
Per unitat d’energia tèrmica acceptada calories. Aquesta és la quantitat de calor que proporciona un escalfament d'1 gram (cm ^ 3) d'aigua per 1 ° C (1 grau centígrad). La temperatura del cos físic en graus reflecteix el nivell de la seva energia tèrmica. Per mesurar la temperatura utilitzada termòmetressovint referit termòmetres.
Si dos cossos físics tenen la mateixa temperatura, llavors quan estan connectats, no es produeix la transferència de calor. Si un dels cossos té una temperatura més alta, llavors quan està connectat a un cos fred, la temperatura del fred augmenta i viceversa. La manera més fàcil de comprovar-ho quan barregeu líquids: a la vida quotidiana, tothom havia de, almenys al bany, barrejar aigua calenta i freda per obtenir la temperatura requerida.
Escales de temperatura
Com ja sabeu, n’hi ha diversos escales de mesura de temperatura. Com es pot explicar, perquè la temperatura és la mateixa, però a diferents escales completament diferents?
Aquests desacords no són únics a la temperatura.Al cap i a la fi, es va mesurar el mateix pes en temps antics en lliures i lliures, i ara en grams i quilograms, el mateix amb les dimensions lineals: mil·límetres, metres, polzades, peus i passants i colzes molt vells.
Breu història del desenvolupament d’escales de temperatura
El més primer termòmetre Va ser inventat per un famós erudit medieval italià Galileu Galilei (1564-1642). El funcionament de l’aparell es va basar en el fenomen d’un canvi en el volum d’un gas durant la calefacció i la refrigeració. A aquest termòmetre li mancava una escala precisa per expressar la temperatura de forma numèrica, de manera que el resultat de la mesura era molt imprecis.
Un físic alemany va proposar instruments més precisos per mesurar la temperatura Gabriel Fahrenheit (1686-1736), que el 1709 desenvolupà termòmetre d’alcohol, i el 1714 mercuri. L’escala de temperatura va ser nomenada per l’inventor escala de fahrenheit.
El punt de referència inferior d’aquesta escala (0 ° F) era el punt de congelació de la solució salina. En aquesta època llunyana, la temperatura més baixa que es podia reproduir amb precisió suficient. El punt més alt va ser la temperatura del cos humà (96 ° F), "mesurada sota el braç d'un anglès sa".
Aleshores, Fahrenheit vivia a Anglaterra i va ser allà on va fer els seus descobriments. Per tant, als països de parla anglesa s'ha utilitzat l'escala Fahrenheit des de fa temps, els temps de la cultura anglesa també han canviat a l'escala Celsius. Els termòmetres mèdics d’aquests països continuen utilitzant l’escala de Fahrenheit.
Un científic de França va proposar una altra escala de temperatura el 1730 Rene Reaumur (1683-1757), que el 1737 fou reconeguda com a membre honorari de l'Acadèmia de Ciències de Sant Petersburg. Per tant, a Rússia es van començar a utilitzar termòmetres amb Rússia Escala Reaumur.
Igual que escala celsius, aquesta escala tenia dos punts de referència: la temperatura de fusió del gel i el punt d’ebullició de l’aigua. Es va obtenir un grau d'aquesta escala dividint tota l'escala en 80 parts - graus. Aquesta escala es va utilitzar durant poques dècades, després de la qual va quedar obsoleta.
El 1742, un físic suec Anders Celsius (1701-1744) va proposar una escala de temperatures decimal familiar. Utilitza els mateixos punts de referència que Reaumur, només l'escala es divideix uniformement no en 80, sinó en 100 divisions. Per tant, un grau a l’escala Celsius és 1/100 de la diferència de temperatures d’ebullició i congelació de l’aigua.
L’anglès va proposar la darrera escala de temperatura William Thomson (1824-1907), que per mèrits científics el 1866 va rebre el títol de baró Kelvin. Escala de Kelvin Encara s’utilitza com a principal estàndard de la termometria moderna. En aquesta escala, el punt de referència es pren com a zero absolut (−273,15 ° C).
Segons la teoria de Kelvin, a aquesta temperatura cessa qualsevol moviment tèrmic. A aquesta temperatura, tots els conductors tenen resistència zero al corrent elèctric, superconductivitat. Aquesta temperatura encara no ha assolit ningú, només existeix teòricament.
Llegiu-ho al següent article.
Boris Aladyshkin, electro-ca.tomathouse.com
Continuació de la sèrie d'articles:
- Sensors de temperatura. Termistors
- Sensors de temperatura. Termocopies
- Alguns tipus més de sensors de temperatura: sensors de semiconductors, sensors de microcontroladors
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: