فئات: حقائق مثيرة للاهتمام, أتمتة المنزل
مرات المشاهدة: 24844
تعليقات على المقال: 1
أجهزة استشعار درجة الحرارة. الجزء الأول قليلا من النظرية والتاريخ
ما هي درجة الحرارة
قبل أن تبدأ القصة حول مجسات درجة الحرارة ، يجب أن تفهم ما هو درجة الحرارة من حيث الفيزياء. لماذا يشعر جسم الإنسان بتغير في درجة الحرارة ، ولماذا نقول إنه اليوم حار أو ساخن ، وفي اليوم التالي يكون باردًا أو حتى باردًا.
تأتي درجة حرارة المصطلح من درجة حرارة الكلمة اللاتينية ، والتي تعني في الترجمة الحالة الطبيعية أو الإزاحة المناسبة. وكمدة فيزيائية ، تميز درجة الحرارة الطاقة الداخلية للمادة ، ودرجة تنقل الجزيئات ، والطاقة الحركية للجزيئات في حالة توازن ديناميكي حراري.
ومن الأمثلة على ذلك الهواء ، التي تتحرك جزيئاتها وذراتها بشكل عشوائي. عندما تزداد سرعة حركة هذه الجسيمات ، يقولون إن درجة حرارة الهواء مرتفعة ، والهواء دافئ أو حتى ساخن. في يوم بارد ، على سبيل المثال ، تكون سرعة جزيئات الهواء صغيرة ، والتي تشبه البرودة اللطيفة أو حتى "بارد الكلاب". تجدر الإشارة إلى أن سرعة جزيئات الهواء لا تعتمد على سرعة الرياح! هذه هي سرعة مختلفة تماما.
هذا هو ما يتعلق بالهواء ، حيث يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية ، ولكن ماذا عن الأجسام السائلة والصلبة؟ في هذه الحركة ، توجد الحركة الحرارية للجزيئات أيضًا ، وإن كان بدرجة أقل من الهواء. لكن تغيره ملحوظ للغاية ، والذي يحدد درجة حرارة السوائل والمواد الصلبة.
تستمر الجزيئات في التحرك حتى عند درجة حرارة ذوبان الجليد ، وكذلك عند درجة حرارة سالبة. على سبيل المثال ، تبلغ سرعة جزيء الهيدروجين عند درجة حرارة الصفر 1950 م / ث. كل ثانية في 16 سم ^ 3 من الهواء ، يحدث ألف مليار تصادم من الجزيئات. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد حركة الجزيئات ، ويزيد عدد الاصطدامات ، على التوالي.
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن درجة الحرارة و حرارة الجوهر ليس هو نفس الشيء. مثال بسيط: يحتوي فرن الغاز العادي في المطبخ على شعلات كبيرة وصغيرة يتم فيها حرق نفس الغاز. درجة حرارة احتراق الغاز هي نفسها ، وبالتالي فإن درجة حرارة الشعلات نفسها هي نفسها. لكن نفس الحجم من الماء ، مثل غلاية أو دلو ، سوف يغلي بسرعة أكبر على موقد كبير من الموقد الصغير. وذلك لأن الموقد الكبير ينتج المزيد من الحرارة ، أو يحرق المزيد من الغاز لكل وحدة زمنية ، أو لديه طاقة أكبر.
كيفية تحديد كمية الحرارة ، في أي وحدة؟ في دورة الفيزياء بالمدرسة ، هناك العديد من المشكلات المخصصة لتسخين وغليان الماء ، وهي مفيدة للغاية ومثيرة للاهتمام ، حتى في عملية الحل.
لكل وحدة من الطاقة الحرارية المقبولة السعرات الحرارية. هذا هو مقدار الحرارة الذي يوفر تسخين 1 غرام (سم ^ 3) من المياه لكل 1 درجة مئوية (1 درجة مئوية). درجة حرارة الجسم المادي بالدرجات تعكس مستوى طاقته الحرارية. لقياس درجة الحرارة المستخدمة الحرارةكثيرا ما يشار إليها ميزان الحرارة.
إذا كانت هناك جستان طبيعيتان لهما نفس درجة الحرارة ، فعندما يكونا متصلين ، لا يحدث انتقال الحرارة. إذا كانت درجة حرارة أعلى لأحد الأجسام ، فعندما تكون متصلة بجسم بارد ، تزداد درجة حرارة البرد والعكس صحيح. أسهل طريقة للتحقق من ذلك عند خلط السوائل: في الحياة اليومية ، كان على الجميع ، على الأقل في الحمام ، خلط الماء الساخن والبارد للحصول على درجة الحرارة المطلوبة.
ميزان الحرارة
كما تعلمون ، هناك عدة موازين قياس درجة الحرارة. كيف يمكن تفسير ذلك ، لأن درجة الحرارة هي نفسها ، ولكن على مستويات مختلفة مختلفة تماما؟
مثل هذه الخلافات ليست فريدة من نوعها في درجة الحرارة.بعد كل شيء ، تم قياس نفس الوزن في الأيام القديمة بالجنيه والكيلوغرام ، والآن بالكيلوغرام والكيلوغرام ، والأمر نفسه مع أبعاد خطية: ملليمترات ، متر ، بوصة ، قدم والقناطر القديمة والمرفقين.
تاريخ موجز لتطوير مقاييس درجة الحرارة
أكثر ميزان الحرارة الأول اخترعها عالم القرون الوسطى الإيطالي الشهير غاليليو غاليلي (1564-1642). استند تشغيل الجهاز إلى ظاهرة التغيرات في حجم الغاز أثناء التدفئة والتبريد. يفتقر مقياس الحرارة هذا إلى مقياس دقيق يعبر عن درجة الحرارة في شكل رقمي ، لذلك كانت نتيجة القياس غير دقيقة للغاية.
اقترح الفيزيائي الألماني أدوات أكثر دقة لقياس درجة الحرارة غابرييل فهرنهايت (1686-1736) ، والتي وضعت في 1709 ترمومتر الكحولوفي عام 1714 من الزئبق. تم تسمية مقياس درجة الحرارة للمخترع مقياس فهرنهايت.
كانت النقطة المرجعية الأدنى لهذا المقياس (0 درجة فهرنهايت) هي نقطة التجمد في المحلول الملحي. كانت درجة الحرارة هذه في ذلك الوقت البعيد هي أدنى درجة يمكن استنساخها بدقة كافية. كانت أعلى نقطة هي درجة حرارة جسم الإنسان (96 درجة فهرنهايت) ، "تقاس تحت ذراع رجل إنجليزي سليم".
في ذلك الوقت ، كان فهرنهايت يعيش في إنجلترا ، وكان هناك اكتشف اكتشافاته. لذلك ، في الدول الناطقة باللغة الإنجليزية ، تم استخدام مقياس فهرنهايت لفترة طويلة ، في العصر الحديث ، تحولت بلدان الثقافة الإنجليزية أيضًا إلى مقياس مئوية. لا تزال موازين الحرارة الطبية في هذه البلدان تستخدم مقياس فهرنهايت.
تم اقتراح مقياس درجة حرارة آخر في عام 1730 من قبل عالم فرنسي رينيه ريومور (1683-1757) ، والتي تم الاعتراف بها في عام 1737 كعضو فخري في أكاديمية العلوم سانت بطرسبرغ. لذلك ، في روسيا لقياس درجة الحرارة بدأت في استخدام الحرارة Reaumur النطاق.
نفس مقياس مئويةكان لهذا المقياس نقطتان مرجعيتان - درجة حرارة ذوبان الجليد ونقطة غليان الماء. تم الحصول على درجة واحدة من هذا المقياس عن طريق تقسيم المقياس بأكمله إلى 80 جزءًا - درجة. تم استخدام هذا المقياس لعدة عقود فقط ، وبعد ذلك أصبح قديمًا.
في عام 1742 ، عالم فيزياء سويدي أندرس مئوية (1701-1744) اقترح مقياس درجة حرارة عشري مألوف. يستخدم نفس النقاط المرجعية مثل Reaumur ، فقط المقياس مقسم بالتساوي ليس إلى 80 ، ولكن إلى 100 قسم. وبالتالي ، فإن درجة واحدة على مقياس مئوية هي 1/100 من الفرق في درجة حرارة الماء المغلي والتجميد.
تم اقتراح أحدث مقياس لدرجة الحرارة من قبل الإنجليزي وليام طومسون (1824-1907) ، والذي حصل على مزايا علمية في عام 1866 على لقب البارون كلفن. مقياس كلفن لا يزال يستخدم كمعيار رئيسي لقياس الحرارة الحديثة. في هذا المقياس ، يتم اعتبار الصفر المطلق (3273.15 ° C) كنقطة مرجعية.
وفقًا لنظرية كيلفن ، عند هذه الدرجة من الحرارة ، تتوقف أي حركة حرارية. في درجة الحرارة هذه ، جميع الموصلات لها مقاومة صفر للتيار الكهربائي ، ظاهرة الموصلية الفائقة. لم تصل درجة الحرارة من قبل أي شخص ، فهي موجودة نظريًا فقط.
اقرأ في المقال التالي.
بوريس الأديشين ، electro-ar.tomathouse.com
استمرار سلسلة المقالات:
- أجهزة استشعار درجة الحرارة. الثرمستورات
- أجهزة استشعار درجة الحرارة. المزدوجات الحرارية
- كيف يمكنني الحصول على الكهرباء باستخدام الغاز المنزلي العادي؟
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: