1.Измерение температуры. Классификация приборов, структурные схемы. Пример.

Температура вещества - величина, характеризующая степень нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул.

Измерение температуры практически возможно только методом сравнения степени нагретости двух тел.

Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения молекул

Молекулярно-кинетическое определение

Температурой называют условную статистическую величину, прямо пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

Средняя кинетическая энергия частицы связана с термодинамической температурой постоянной Больцмана где: i — число степеней свободы 1.380 6505(24) × Дж/K — постоянная Больцмана

T — температура;

Термодинамическое определение

Температура — величина, обратная изменению энтропии (степени беспорядка) системы при добавлении в систему единичного количества теплоты:

Температура не поддается непосредственному измерению. Поэтому о состоянии теплового равновесия и о значении температуры судят по изменению физических свойств тел

За единицу измерений температуры в «СИ» принят Кельвин (К). Допускается применять также шкалу Цельсия. Прибор для измерения температуры посредством контакта с исследуемой средой называется термометром (термо и метр ).

Первым устройством, созданным для измерения температуры, считают водяной термометр Галилея (1597 г.)

Измерительная система температур представляет собой совокупность термометрического преобразователя (датчика) и вторичного измерительного прибора.

Классификация термометров.

Термометрами называют приборы, которые используются для измерения температуры. их делят на контактные и бесконтактные.

Как правило, к контактным термометрам относят термометры расширения, а именно – биметаллические, термометры манометрические, дилатометрические и стеклянные жидкостные термометры; термопреобрзователи сопротивления (проводниковые и полупроводниковые); термоэлектрические преобразователи.

К бесконтактным термометрам обычно причисляют пирометры – квазимонохроматические, спектрального отношения и полного излучения. Все виды термометров выпускаются серийно, выпуск термометров под задачи конкретного предприятия осуществляется крайне редко.

Различия между контактными и бесконтактными термометрами заключается, в первую очередь, в диапазоне измеряемых температур. Если контактные термометры работают в диапазоне от -260 до +2200 градусов Цельсия (некоторые модели – даже до 2500!), то бесконтактные термометры – от +20 до +4000 градусов Цельсия.

Термометры расширения построены по принципу изменения объемов жидкостей (жидкостные термометры) или линейных размеров твердых тел(деформационные термометры).

Жидкостный термометр, прибор для измерения температуры, основанный на тепловом расширении жидкости.

Применяется в диапазоне температур от -200 до 750°С.

Галлиевый жидкостный термометр позволяет измерять температуру в диапазоне от 30 до 1200°С.

Термометры, основанные на расширении твердых тел. Действие биметаллических и дилатометрических термометров основано на термометрическом свойстве теплового расширения различных твердых тел.

Дилатометрические термометры используют в качестве устройств информации (датчиков) в системах автоматического регулирования.

Биметаллические термометры - термометры, преобразующие деформацию биметаллической пластины, возникающую при изменении температуры, в показания прибора.

Термометры электрические (сопротивления). Действие электрических термометров сопротивления основано на свойстве материалов изменять свою электропроводность в зависимости от температуры.

Структурная схема термометров расширения, манометрических термометров и электрических термометров сопротивления:

Термоэлектрические термометры.

Основаны на эффекте возникновения ЭДС в цепи, составленной из разнородных проводников, если места их соединения имеют различную температуру. Данная цепь называется термопарой, а ЭДС, возникшая в данной цепи – термоЭДС.

Пирометры излучения определяют температуру вещества по его излучению. Пирометры излучения делятся на оптические и радиационные. Оптические пирометры. Принцип действия основан на сравнении яркости монохроматического излучения двух тел: эталонного и тела температура которого измеряется. Радиационный. Они основаны на принципе определения температуры тела по тепловому действию лучистой энергии.