Основите на съвременното измерване на температурата са положени през 1592 г. от Галилео Галилей. Неговото стъклено измервателно устройство беше стъклена сфера, от която отдолу се простираше тръба, частично пълна с вода. Отвореният край на тясната тръба също беше потопен във вода. Ако въздухът в балона беше охладен, водата в стъклената тръба се издигаше нагоре. Такъв термометър би могъл, поради компресията или разширяването на въздуха, да покаже промяната в температурата, но не може да измерва абсолютната температура.
Допълнителни проекти също се основават на идеята на Галилей, въпреки че са използвали други медии за предаване. Учени от Флорентинската академия дел Сименто разработиха първия алкохолен термометър през 1641 г. и живачен термометър през 1657 г. Те са използвали в този случай различното разширение на тези вещества при различна температура. В традиционния медицински термометър, така наречения максимален термометър, разширяването на течността показва максималната температура за определен период от време. В цифровите медицински термометри, които напоследък станаха широко разпространени, температурата се измерва от сензор, чието електрическо съпротивление се променя с температурата.
Различни скали
Първото точно измерване на температурата е извършено през 1714 г. от физика Габриел Даниел Фаренхайт от Данциг (днешен Гданск), създавайки термометър с градуирана скала. Той взе температурата на смес от вода и лед с амоняк за нула. В този случай точката на замръзване на чистата вода е 32 °, а точката на кипене е 212 °. През 1742 г. се появява температурната скала на Андерс Целзий, в която точката на замръзване на водата се приема за 0°, а точката на кипене - за 100°.
- Около 230 г. пр. н. е.: Филон Византийски открива, че въздухът се разширява при нагряване.
- 1624: Йезуит Жан Льоршон използва думата „термометър“ за първи път.
- 1731: Питър Ван Мушенбрук конструира първия пирометър за безконтактно измерване на температурата.
Какво е топлина? Градуси и температура
Всеки знае какво е топлина. Известно е, че частиците в газове, течности и твърди тела са в непрекъснато движение и това движение се възприема като топлина. Енергията на движението на частиците, осреднена по техния огромен брой, определя температурата.
Теорията за топлината не се появи веднага. Много дълго време те не можеха да разберат какво е топлина, нито каква е разликата между температура и топлина. Много физици свързват топлината с движението на молекулите. Така, по-специално, мислеше Ломоносов. Но превръщането на общите разсъждения в строга наука не беше лесно.
Историята как са се научили да измерват температурата е интересна и необичайна. Термометрите са изобретени много години преди хората да разберат какво измерват.
Температурата се свързва с много недефинирани понятия за топлина и студ, които са били разположени в създаването на човек някъде близо до мирис, вкус. От незапомнени времена човекът е знаел, че когато две тела са в близък контакт, тогава между тях се установява топлинно равновесие. Ръка, потопена във вода, се оказва нагрята (или охладена) до същата степен като водата. Навсякъде в природата има потоци топлина. В това естествените учени отдавна са виждали проявлението на великите природни закони.
Древните учени и учените от Средновековието сравняват свойствата на привличане и отблъскване с топлина и студ. Древните лекари са първите, които се нуждаят от сравнителна и, освен това, доста точна скала на телесната топлина. Отдавна са забелязали, че здравето на човека по някакъв начин е свързано с топлината на тялото му и че лекарствата могат да променят това качество. На лекарствата е приписан охлаждащ или затоплящ ефект и степента на този ефект се определя по градуси. Лекарствата се смесват помежду си, като смесите имат различни степени. "Смес" на латински - "температура" (температура).
Историята на създаването и развитието на термометъра
Галилей
Никой от съвременниците на Галилей не може да се сравни с него в способността му да вижда велики закони в простите явления. Той е един от първите, които пише за механичната природа на топлината.
Галилей публикува книга, наречена "EL saggiatore" (везни за претегляне на злато), в която излага много подробно своите възгледи за природата на физическите явления. В него той говори по-специално за нагряването на твърдите тела чрез триене и дава други доказателства за механичната природа на топлината. Той обаче не знаеше, че механично е възможно да се нагряват не само твърди вещества, но и течности или дори газове. Галилей също беше възпрепятстван от липсата на цифрови данни за топлината.
Галилей подходи към изследването на топлинните явления от същите позиции; на първо място, той се зае с това как да измерва телесната температура. Термометрите, направени от Галилей (около 1597 г.), се състоят от стъклена топка, пълна с въздух; от дъното на топката се простира тръба, частично пълна с вода, която завършваше в съд, също пълен с вода. Височината на колоната зависи както от температурата, така и от атмосферното налягане и е невъзможно да се измери с такъв термометър с каквато и да е точност. При Галилей самата идея, че въздухът може да притиска земята, изглеждаше достатъчно дива. Следователно термометърът на Галилей измерва доста несигурна стойност, но дори такъв термометър позволява да се сравнява температурата на различни тела по едно и също време и на едно и също място.
Още тогава с помощта на все още несъвършен термометър лекарят и анатом Санкториус от университета в Падуа започва да измерва температурата на човешкото тяло. За това самият той, без да знае за Галилей, построи подобен термометър.
Ото фон Герик
Историята на термометъра дължи много на един от най-невероятните хора на 18-ти век - Ото фон Герике. Той направи първия барометър. Подобно на устройството на Галилей. Но с много дълга тръба. За разлика от устройството на Галилей, въздухът беше евакуиран от барометъра на Гарике, така че водата изпълни не само дългата тръба, но и част от топката. Барометърът беше прикрепен към външната стена на къщата, а налягането на въздуха беше отбелязано в скала, посочена от дървен човек, плаващ в стъклена топка. Герике е първият, който систематично измерва атмосферното налягане и се опитва да открие връзката между промените в налягането и времето.
Гарике също така създаде сравнително добър термометър. Състои се от месингова топка, пълна с въздух, и U-образна тръба, пълна с алкохол. На термометъра му имаше точка в средата на скалата, близо до която стрелката спря при първата слана - тази точка беше избрана от Гарике за начало на скалата. Ясно е, че такъв избор беше наивен, но все пак Гарике направи първата крачка.
Нютон
Нека споменем и работата на Нютон „По скалата на градусите на топлина и студ“, публикувана през 1701 г., която описва 12-градусова скала. Той постави нула на същото място, където го поставяме сега - на точката на замръзване на водата, а 12 градуса отговаряха на температурата на здрав човек.
Амонтанпострои напълно запечатан термометър, което го прави накрая напълно независим от атмосферното налягане.
Първият съвременен термометър е описан през 1724 г. от Даниел Фаренхайт, стъклодухачка от Холандия. Различните термометри по Фаренхайт могат да се сравняват един с друг чрез сравняване на показанията им в различни точки на „въртене“ на скалата. Затова те станаха известни със своята точност. Тази скала все още се използва в Англия и Съединените щати.
Модерен мащаб Целзийе предложено през 1742 г. Шведският физик не харесва отрицателните температури и намира за необходимо да обърне старата скала и да постави нула при точката на кипене на водата и 100 градуса в точката на замръзване. Но "обърнатата скала" не спечели популярност и много скоро беше "обърната" назад.
Преди революцията в Русия беше приета скалата на Reaumur (точката на водата беше 0, а точката на кипене беше 80) - термометри Reaumur висяха по улиците и във всички къщи. Едва през тридесетте години те са заменени с термометри за Целзий.
Какво е топлина? Топлинно равновесие
До началото на 19 век термометърът се превърна в много разпространено устройство. Но дълго време нямаше консенсус за това какво измерва термометърът.
След като са се научили да измерват температурата, физиците не са постигнали голям напредък в разбирането какво е топлина. Концепцията за „топлина“ и „температура“ беше още по-трудна за разделяне. Когато тялото се нагрява, температурата му се повишава. Когато топлината преминава от едно тяло към друго, температурата на едното тяло пада, а на другото се повишава.
Концепция "Топлинно равновесие"много често срещано в теорията на топлината. Най-лесно е да се разбере какво е топлинното равновесие в случай на едноатомен газ. Ако газът в съда се държи по такъв начин, че температурата е еднаква във всички точки на съда - естествено, температурата на стените на съда също винаги е една и съща - тогава газът е в топлинно равновесие. Това означава, че при такъв газ топлината не преминава от една част на съда в друга, нито налягането, нито химическият състав се променят в него и като цяло, от гледна точка на класическите топлинни явления, нищо не се случва в газ.
Топлината винаги протича така, че температурата да се изравни, така че системата да премине в състояние на топлинно равновесие. Преходът към състояние на топлинно равновесие може да бъде сложен и доста продължителен процес.
Температурна скала. Абсолютна температурна скала
Температурна скала
Във всички устройства, изобретени през 18-ти век, измерването на температурата е сведено до измерване на дължината на колона от вода, алкохол или живак. Термометрите работеха само в ограничен температурен диапазон. Веществата, които ги пълнят, замръзваха и кипяха и тези термометри не можеха да измерват много ниски или много високи температури.
Скалата на Целзий точно установи позицията на две точки - 0 и 100 градуса, разстоянието между които по скалата беше разделено на равни части. Но ролята на всяко отделение остава неопределена. Също така беше необходимо да се разбере какво се случва в тялото, когато живакът в термометъра се повиши с един градус. Най-лесният начин е да приемем, че енергията на тялото се увеличава със същото количество. Тази стойност, отнесена към единица телесна маса, се нарича специфичен топлинен капацитет.
Абсолютна температурна скала
Единицата за температура възникна случайно - поставихме числото 100 на точката на кипене на водата. Този акт имаше важни последици: нова газова константа R = 8,3157 джаула / градус се появи в закона на Клапейрон-Клаузиус. Такъв брой възникна само защото стойността на градуса е въведена много отдавна и всички промени, които се случват с газовете, по навик се приписват на доста произволно избрана температурна скала. Би било по-удобно сега да променим определението на степента и да я „вържем“ към уравнението на идеалните газове. За да направите това, просто трябва да намалите стойността на градуса с 8,3157 пъти и да приемете, че температурата е в такава скала за "идеален газ":
Откритието на лорд Келвин
Въпросът за значението на температурата се интересува от Томсън (по-късно лорд Келвин), който през 1848 г. открива, че от теоремата на Карно може да се направи едно просто, но много важно заключение. Келвин забеляза, че ако работата на цикъла на Карно зависи само от температурите на нагревателя и хладилника, тогава това дава възможност да се установи нова температурна скала, която не зависи от свойствата на работния флуид.
Цикълът на Карно, ако може да се проведе между две тела, ви позволява да определите съотношението на температурите на тези две тела. Така определената температурна скала се нарича абсолютна температурна скала.За да има определена стойност самата абсолютна температура, е необходимо да се избере някакво число за една точка от новата абсолютна скала: една цифрова стойност на температурата трябва да бъде зададена произволно. След това всички останали стойности се определят по принцип с помощта на цикъл на Karnot.
За съжаление, при цялата красота на теоретичната конструкция на скалата на Келвин, е много трудно да се приложи цикълът на Карно на практика. Трудно е да се приложи обратим контур, трудно е да се отървете от отпадъците.
Реална температурна скала
В продължение на много години за температурната скала бяха избрани две точки - точката на топене на леда и точката на кипене на водата - и разстоянието между тях беше разделено на 100 части, всяка от които се считаше за градус. Такава скала с две референтни точки е приета в цял свят.
Но тази скала имаше голям недостатък от гледна точка на точността на измерване. За нея беше необходимо да може точно да възпроизведе както условията за топене на леда, така и условията за вряща вода. Беше по-лесно да се справим с една референтна точка, като точката на топене на леда, и да се измери температурата спрямо съотношението на наляганията, свързани с съотношението на температурите чрез уравнението на състоянието.
Така наречената тройна точка на водата - температурата, при която и трите й фази се извършват в равновесие: пара - вода - лед, сега е избрана като референтна точка. Преходът към такъв мащаб остана почти незабелязан. Такава реформа е извършена през 1954 г. и сега на въпроса при каква температура се топи ледът при нормално налягане трябва да се отговори "приблизително 0".
Международна температурна скала
Скалата с една централна точка е лесно да се съгласим със скалата на Келвин-Менделеев въз основа на теоремата на Карно. Термодинамичната скала не се променя, ако всички температурни стойности се умножат по едно и също число. Изборът на централната точка премахва тази неяснота.
Термодинамичната скала може да се използва само в специализирани, добре оборудвани лаборатории. Обикновените лаборатории използват скала, наречена MPTSh68 (Международна практическа температурна скала, приета през 1968 г.). В тази скала точката на кипене на водата е точно 100 градуса, освен това има и други референтни точки, на които също се приписва определена температурна стойност.
Ниски температури
Интересът към получаване на ниски температури възниква не само от практически съображения. Физиците отдавна се интересуват от въпроса дали газове, като въздух, кислород и водород, могат да се трансформират в течност. Началото на тази история датира от 1877 г.
През 1877 г. минният инженер Кайете пуска течен ацетилен в лабораторен съд, в който внезапно се отваря теч. Внезапният спад на налягането предизвика образуване на мъгла. Почти в същите дни Pictet от Женева съобщава за последователно, каскадно намаляване на различни газове, което завършва с производството на течен кислород при температура от -140 градуса по Целзий и налягане от 320 атмосфери.
Трябва да споменем и Дюарт. Което през 1898 г. получава течен водород, понижавайки температурата до около 129 К. Накрая, през 1908 г., Камерлинг Оннес в Холандия получава течен хелий. Температурата, която той достигна, беше само с 1 градус различна от абсолютната нула.
През 1939 г. П. Л. Капица доказва голямата ефективност на машините за втечняване, в които газът работи с помощта на турбина. Оттогава турборазширителите станаха широко разпространени. Той също така предложи проектирането на ефективна инсталация за втечняване на хелий.
Библиография
Edelman V.S. "Близо до абсолютната нула." 1-М., 1987.
Детлаф А.А., Яворски Б.Н., "Курс по физика". -М., 1989.
Трофимова Т.И. "Курс по физика". 1-М., 1990.
Смородински Я.А. "Температура". - М., 1987.
Текстът е взет от сайта: www.xreferat.ru
Съвременният човек отдавна е свикнал с факта, че е заобиколен от полезни и "умни" устройства. Но не всеки осъзнава колко дълъг и често труден е бил пътят на тези неща през дебелината на вековете. Вземете например познатия медицински термометър или разговорно термометър. Изглежда, че няма нищо по-просто и ежедневно, но всъщност той прекрачи прага на нашата къща не толкова отдавна.
Първи прототипи
Първият термометър - по-точно въздушен термоскоп - беше напълно различен от съвременния. Създаден е през 1597 г. от един от титаните на Ренесанса, италианския учен Галилео Галилей. Той обаче не е прекият автор на разработката: Галилей прилага на практика идеите на Херон от Александрия, който вече е описал подобно устройство - но не за измерване на градусите на топлина, а за вдигане на вода чрез нагряване.
Към стъклена топка с размерите на пилешко яйце ученият запоява тънка стъклена тръба. Затопляйки топката с ръце (и следователно въздуха в нея) и я обръщайки, той потапя свободния край на тръбата в съд с оцветена вода или вино. Веднага след като топката се охлади, обемът на въздуха, съдържащ се в нея, намалява и водата, заемайки нейното място, се издига през тръбата. За разлика от съвременния термометър, устройството на Галилей разширяваше въздух, а не живак. Освен това наистина беше просто прототип без конкретна скала за измерване.
Почти едновременно с Галилей, все още не знаейки за своето изобретение, професорът от университета в Падуа С. Санторио, лекар, анатом и физиолог, създава свой собствен уред, с който измерва температурата на човешкото тяло. В онези дни се смяташе, че въздухът, издишван от човек, идва директно от сърцето и носи „жизнена топлина“. Именно нея Санторио се опита да измери, за да разбере една от основните тайни на живота на организма.
Устройството му беше доста обемисто и също се състоеше от топка, но вече пълна с течност, както и навита цев с нанесени върху нея градуировки. Човекът дишаше в термометъра, или го вземаше в устата си, или го затопляше с ръце (в зависимост от целта на експеримента). В резултат на това Санторио стана първият лекар, който научи, че тялото ни има постоянна нормална температура, и оцени отклонението му от нормата като болезнено състояние.
Появата на класическия термометър
През 1657 г. термоскопът на Галилей е подобрен от флорентински учени. Те оборудват устройството с везна и евакуират въздуха от резервоара (топката) и тръбата. Това направи възможно не само качествено, но и количествено сравнение на температурите на телата. Впоследствие термоскопът е сменен: обръща се с топка наопаки и в епруветката вместо вода се излива алкохол и съдът се отстранява. Но тъй като алкохолът кипи бързо при високи температури, той беше подходящ само за измерване на студ. И те започнаха да „зареждат“ термометъра с живак.
Единна скала от градуси, толкова позната ни днес, не е съществувала в онези дни. Известните Фаренхайт и Реомюр предложиха свои собствени възможности за измерване, но решаващата дума (и впоследствие най-широко приложение) се оказа извън 100-градусовата скала, разработена от шведския физик и астроном Андерсен Целзий. Вярно е, че в началото тази система работеше "с главата надолу": 0 градуса съответстваха на точката на кипене на водата, а 100 градуса - на точката на топене на леда. Впоследствие мащабът е обърнат с главата надолу: според едни сведения от самия изобретател, според други – от наследника на Целзий М. Стромер и който смята, че е редактиран от Карл Линей през 1745 г. Именно в тази форма този мащаб се е вкоренил и е стигнал до наши дни.
Освен това в двора на Фердинанд II, императорът на Свещената Римска империя, който е известен не само като покровител на изкуствата, но и е автор на редица физически устройства, са създадени забавни термометри, подобни на малки жаби. Те са изпълнени толкова изтънчено и умело, че предизвикват възхищението на съвременниците. Тези термометри са предназначени да измерват температурата на тялото на човек и лесно се прикрепват към кожата с гипс. Кухината на "жабите" беше частично запълнена с течност, по повърхността на която плуваха цветни топчета с различна плътност. Когато течността се загрее, обемът й се увеличава леко и плътността съответно намалява. И тогава някои от топките потънаха на дъното на устройството.
Живачен термометър в наше време
В медицинската практика термометрията започва да се използва много по-късно, отколкото в технологията. Още през 1861 г. немският лекар Карл Герхард смята, че „измерването на температурата е твърде сложна процедура, за да бъде приложена на практика и често използвана“. Така или иначе, неговата прогноза не попречи на живачния термометър да заеме почетно място в арсенала на всеки общопрактикуващ лекар и почти всяка домашна аптечка.
Живачният термометър е опростена стъклена тръба с капиляр, съдържащ 2 грама живак. Тези термометри работят поради факта, че по време на нагряване и охлаждане живакът равномерно се разширява и свива. Поради тези свойства се използва и в барометри и други изследователски инструменти. Живачните термометри имат най-висока точност на определяне на температурата (грешка не повече от 0,1 градуса).
Ако спазвате правилата за употреба и съхранение, тогава такъв термометър ще ви служи много години. Освен това може да се купи евтино във всяка аптека - с изключение на страните от ЕС, които наскоро бяха забранени поради високата токсичност на течния метал. От минусите на живачните термометри, в допълнение към отровния им пълнеж, трябва да се отбележи, че температурата се измерва дълго време - около 10 минути за най-точен резултат.
Термометърът винаги трябва да е под ръка, тъй като повишената телесна температура е първият признак на възпалителен процес в тялото. Въпреки това, много съвременни хора злоупотребяват с информацията, която им казва термометърът. Важно е да се разбере, че повишаването на температурата НЕ е причина за възпаление, а проява на защитните функции на имунната система. Следователно температурата под 38 градуса не е необходимо да се понижава с помощта на лекарства - това е доста глупав начин да попречите на възстановяването. Но температурата е под нормалната, напротив, предполага, че тялото няма достатъчно сили да се бори самостоятелно.
Той подреди нещо като термобароскоп (термоскоп). Галилей изучава по това време Херон от Александрия, който вече описва подобно устройство, но не за измерване на градусите на топлина, а за вдигане на вода чрез нагряване. Термоскопът представляваше малка стъклена топка със стъклена тръба, запоена към нея. Топката се нагрява леко и краят на тръбата се потапя в съд с вода. След известно време въздухът в топката се охлажда, налягането му намалява и водата под въздействието на атмосферното налягане се издига в тръбата до определена височина. Впоследствие, със затоплянето, налягането на въздуха в топката се увеличава и нивото на водата в тръбата намалява при охлаждане, докато водата в нея се повишава. С помощта на термоскоп беше възможно да се прецени само за промяната в степента на нагряване на тялото: той не показва числови стойности на температурата, тъй като няма скала. Освен това нивото на водата в тръбата зависи не само от температурата, но и от атмосферното налягане. През 1657 г. термоскопът на Галилей е подобрен от флорентински учени. Те оборудват устройството с везна и евакуират въздуха от резервоара (топката) и тръбата. Това направи възможно не само качествено, но и количествено сравнение на температурите на телата. Впоследствие термоскопът е сменен: обръща се с топка наопаки и в епруветката вместо вода се излива алкохол и съдът се отстранява. Работата на това устройство се основаваше на разширяване на мерките, като за "постоянни" точки бяха взети температурите на най-горещия летен ден и най-студения зимен ден. Изобретението на термометъра се приписва и на лорд Бейкън, Робърт Флъд, Санкториус, Скарпи, Корнелиус Дреббел ( Корнелиус Дреббел), Порт и Саломон дьо Каус, който пише по-късно и отчасти има лични отношения с Галилей. Всички тези термометри са въздушни и се състоят от съд с тръба, съдържаща въздух, отделен от атмосферата с воден стълб; те променят показанията си както от температурни промени, така и от промени в атмосферното налягане.
Живачен медицински термометър
Течните термометри са описани за първи път в Saggi di naturale esperienze fatte nell'Accademia del Cimento, където се говори за предмети, отдавна изработени от изкусни занаятчии, наречени Confia, които нагряват стъкло на раздухен огън и правят невероятни и много деликатни продукти направени от него. Първо, тези термометри бяха пълни с вода и те се спукаха, когато замръзна; те започват да използват винен алкохол за това през 1654 г., според идеята на великия херцог на Тоскана Фердинанд II. Флорентински термометри не само са изобразени в Saggi, но са запазени в няколко екземпляра и до днес в Галилеевия музей във Флоренция; подготовката им е описана подробно.
Първоначално майсторът трябваше да направи деления на тръбата, като се има предвид нейните относителни размери и размерите на топката: деленията бяха нанесени с разтопен емайл върху тръба, нагрята на лампа, всяка десета беше обозначена с бяла точка, а други от черно. Обикновено се правеха 50 деления по такъв начин, че когато снегът се стопи, алкохолът не падаше под 10, а на слънце не се издигаше над 40. Добрите майстори направиха такива термометри толкова успешно, че всички показват една и съща температурна стойност под същите условия, но това не беше възможно да се постигне, ако тръбата се раздели на 100 или 300 части, за да се получи по-голяма точност. Термометрите се пълнят чрез нагряване на топката и спускане на края на тръбата в алкохол; пълненето се извършва с помощта на стъклена фуния с тънко изтеглен край, който свободно влиза в доста широка тръба. След регулиране на количеството течност, отворът на тръбата се запечатва с уплътняващ восък, наречен "херметичен". От това става ясно, че тези термометри са били големи и са можели да служат за определяне на температурата на въздуха, но все пак са били неудобни за други, по-разнообразни експерименти, а градусите на различните термометри не са били сравними един с друг.
Шведският физик Целзий най-накрая установява и двете постоянни точки на топене на лед и вряща вода през 1742 г., но първоначално той задава 0° на точката на кипене и 100° на точката на замръзване и приема обратното обозначение само по съвет на М. Щьормер . Оцелелите образци на термометри по Фаренхайт се отличават със своята щателна изработка. По-удобна обаче се оказва „обърнатата“ скала, на която температурите на топене на леда са обозначени 0 C и точката на кипене 100 C. Този термометър е използван за първи път от шведските учени ботаник K. Linnaeus и астроном M. Stremer . Този термометър се използва широко.
Вижте статията за това как да премахнете разлят живак от счупен термометър. ДемеркуризацияМеханични термометри
Механичен термометър
Прозоречен механичен термометър
Термометрите от този тип работят на същия принцип като течните термометри, но обикновено като сензор се използва метална спирала или биметална лента.
Електрически термометри
Медицински електрически термометър
Принципът на действие на електрическите термометри се основава на промяна в съпротивлението на проводника при промяна на температурата на околната среда.
Електрическите термометри с по-широк диапазон са базирани на термодвойки (контактът между метали с различна електроотрицателност създава контактна потенциална разлика в зависимост от температурата).
Домашна метеорологична станция
Най-точните и стабилни във времето са термометрите за съпротивление, базирани на платинена тел или платина, напръскана върху керамика. Най-широко използваните са PT100 (съпротивление при 0°C - 100Ω) PT1000 (съпротивление при 0°C - 1000Ω) (IEC751). Температурната зависимост е почти линейна и се подчинява на квадратичен закон при положителни температури и на 4-градусово уравнение при отрицателни температури (съответните константи са много малки и в първо приближение тази зависимост може да се счита за линейна). Температурен диапазон -200 - +850°C.
Следователно съпротивлението при т° C, съпротивление при 0 ° C и константи (за устойчивост на платина) -
Оптични термометри
Оптичните термометри ви позволяват да записвате температура поради промяна в нивото на осветеност, спектъра и други параметри (вижте Оптично измерване на температурата), когато температурата се промени. Например инфрачервени измерватели на телесна температура.
Инфрачервени термометри
Инфрачервен термометър ви позволява да измервате температурата без директен човешки контакт. В някои страни отдавна се наблюдава тенденция да се изоставят живачните термометри в полза на инфрачервените термометри, не само в лечебните заведения, но и на ниво домакинство.
Инфрачервеният термометър има редица неоспорими предимства, а именно:
- безопасност на употреба (дори и при сериозни механични повреди, нищо не застрашава здравето)
- по-висока точност на измерване
- минимално време за процедурата (измерването се извършва в рамките на 0,5 секунди)
- възможност за групово събиране на данни
Технически термометри
Техническите течни термометри се използват в предприятия в селското стопанство, нефтохимическата, химическата, минната и металургичната промишленост, машиностроенето, жилищното и комунално обслужване, транспорта, строителството, медицината, с една дума, във всички сфери на живота.
Има следните видове технически термометри:
- технически течни термометри TTZH-M;
- биметални термометри TB, TBT, TBI;
- селскостопански термометри ТС-7-М1;
- максимални термометри SP-83 M;
- нискоградусни термометри за специални камери SP-100;
- специални устойчиви на вибрации термометри SP-V;
- термометри живачни електроконтактни TPK;
- лабораторни термометри TLS;
- термометри за петролни продукти TN;
- термометри за тестване на петролни продукти TIN1, TIN2, TIN3, TIN4.
Преди изобретяването на такъв обикновен и прост измервателен уред за нашето ежедневие, хората можеха да съдят за топлинно състояние само по преките си усещания: топло или хладно, горещо или студено.
Историята на термодинамиката започва, когато през 1592 г. той създава първото устройство за наблюдение на промените в температурата, наречено термоскоп. Термоскопът представляваше малка топка със споена стъклена тръба. Топката се нагрява и краят на тръбата се потапя във вода. Когато топката се охлади, налягането в нея намалява и водата в тръбата под въздействието на атмосферното налягане се издига до определена височина нагоре.
Със затоплянето нивото на водата в тръбите се понижи. Недостатъкът на устройството беше, че можеше да се използва само за преценка на относителната степен на нагряване или охлаждане на тялото, тъй като все още нямаше скала.
По-късно флорентински учени подобрили термоскопа на Галилей, като добавили към него скала с мъниста и изпомпвайки въздух от топката.
През 17 век въздушният термоскоп е трансформиран в алкохолен от флорентинския учен Торичели. Устройството се обръща с главата надолу с топка, съдът с вода се отстранява и в тръбата се излива алкохол. Работата на устройството се основаваше на разширяването на алкохола при нагряване - сега показанията не зависеха от атмосферното налягане. Това беше един от първите течни термометри.
По това време показанията на инструментите все още не са съгласувани помежду си, тъй като при калибриране на везните не е взета предвид конкретна система. През 1694 г. Карло Реналдини предлага да се вземе температурата на топящия се лед и точката на кипене на водата като две крайни точки.
През 1714 г. Д.Г. Фаренхайт направи живачен термометър. На скалата той отбеляза три фиксирани точки: долната, 32 ° F - точката на замръзване на физиологичния разтвор, 96 ° - температурата на човешкото тяло, и горната 212 ° F - точката на кипене на водата. Термометърът Фаренхайт се използва в англоговорящите страни до 70-те години на 20-ти век и все още се използва в Съединените щати.
Друга скала е предложена от френския учен Реомюр през 1730 г. Той експериментира с алкохолен термометър и стигна до заключението, че скалата може да бъде конструирана в съответствие с термичното разширение на алкохола. След като установи, че използваният от него алкохол, смесен с вода в съотношение 5: 1, се разширява в съотношение 1000: 1080, когато температурата се промени от точката на замръзване до точката на кипене на водата, ученият предложи да се използва скала от 0 до 80 градуса. Като се вземе за 0 ° температурата на топене на леда и за 80 ° точката на кипене на водата при нормално атмосферно налягане.
През 1742 г. шведският учен Андрес Целзий предлага скала за живачен термометър, в която интервалът между крайните точки е разделен на 100 градуса. В същото време отначало точката на кипене на водата беше определена като 0 °, а температурата на топене на леда беше определена като 100 °. Въпреки това, в този вид мащабът се оказа не особено удобен и по-късно астрономът М. Стремер и ботаникът К. Линей решават да променят крайните точки на места.
М.В. Ломоносов предложи течен термометър със скала от 150 деления от точката на топене на леда до точката на кипене на водата. I.G. Ламбърт е отговорен за създаването на въздушен термометър със скала от 375 °, където един градус се приема за една хилядна от разширението на обема на въздуха. Имаше и опити за създаване на термометър, базиран на разширяването на твърдите вещества. Така през 1747 г. холандецът П. Мушенбруг използва разширяването на пръчката за измерване на температурата на топене на редица метали.
До края на 18 век броят на различните температурни скали се увеличава значително. Според "Пилометрия" на Ламбърт по това време те са били 19. Температурните скали, разгледани по-горе, се отличават с това, че референтната точка за тях е избрана произволно.
През 1848 г. английският физик Уилям Томсън (лорд Келвин) доказва възможността за създаване на абсолютна температурна скала, чиято нула не зависи от свойствата на водата или от пълнежа на веществото. Референтната точка в „скалата на Келвин“ беше стойността на абсолютната нула: −273,15 ° C. При тази температура термичното движение на молекулите спира. Следователно по-нататъшното охлаждане на телата става невъзможно.
Това е основната история на появата на термометъра и термометричните скали. Днес в научните изследвания се използват термометри със скала по Целзий, Фаренхайт (в САЩ), а също и със скала на Келвин. Понастоящем температурата се измерва с инструменти, чиято работа се основава на различните термометрични свойства на течности, газове и твърди вещества. И ако през 18 век имаше истински „бум“ на открития в областта на системите за измерване на температурата, то от миналия век започва нова ера на открития в областта на методите за измерване на температурата.
Днес има много устройства, използвани в индустрията, в ежедневието, в научните изследвания - разширителни термометри и манометрични термометри, термоелектрически и термометри за съпротивление, както и пирометрични термометри, които ви позволяват да измервате температурата по безконтактен начин.
