В чем заключается процесс измерения температуры

Измерение температуры

Температура наряду с давлением и объемом представляет собой одну из трех основных величин, характеризующих термодинамическое состояние вещества, и непосредственно связана с его внутренней энергией. Практически нет ни одной области деятельности человека, где бы не требовалось измерять и регулировать температуру, поэтому она является одной из наиболее часто измеряемых физических величин. Температура – это статистическое понятие, которое применимо к системам, состоящим из большого числа частиц, находящихся в тепловом равновесии. Энергия частиц, усредненная по их числу, и определяет температуру системы (объекта). Температура – слово, обозначающее «смесь». При взаимодействии двух равновесных систем, имеющих разную температуру, происходит переход энергии от системы с большим энергосодержанием в систему с меньшим энергосодержанием, пока обе системы не примут новое состояние равновесия. Общим для всех видов частиц первоначально разделенных систем является температура. Диапазон значений измеряемой температуры весьма широк. Путем растворения гелия-3 в обычном жидком гелии-4 достигнута температура 0,001 К. Методами магнитного охлаждения получена температура 0,000016 К. Верхний предел существующих значений температуры практически не ограничен. Как предполагают, в начале развития Вселенной существовала сверхгорячая плазма с температурой 4·10 31 К. Сейчас практически необходимо измерять температуру порядка 10 8 К и более, которая имеет место в горячей плазме и при термоядерных реакциях. Диапазон существующих значений температуры можно разделить на ряд характерных поддиапазонов: сверхнизкая температура (0 – 4,2 К), низкая (4,2 – 273 К), средняя (273 – 1300 К), высокая (1300 –5000 К) и сверхвысокая (от 5000 К и выше). Сверхнизкую и низкую температуру необходимо измерять при проведении различных физических экспериментов, и особенно при исследовании сверхпроводимости и ее техническом применении, в криогенной технике и др. За верхний предел сверхнизкой температуры условно принята температура, при которой проводники переходят в сверхпроводящее состояние. Наиболее часто измеряемые значения температуры лежат в области низкой, средней и высокой температуры. Такие измерения имеют место в различных отраслях народного хозяйства, при научных исследованиях, в медицине. Потребность в измерении сверхвысокой температуры непрерывно возрастает, особенно в связи с развитием плазменных методов обработки материалов, ракетной и космической техники, а также исследований управляемых термоядерных реакций. Сверхвысокая температура (4000 – 20000 К), при которой все вещества при нормальном давлении, переходят в газообразное состояние, имеет место при слаботочных электрических дуговых разрядах, в газоразрядных лампах, в ракетных двигателях, на поверхности Солнца (~ 6000 К), на тепловом щите космических аппаратов, в плазмотронах для обработки материалов (5000 – 20 000 К) и т. д. Температура порядка 5·10 4 – 5·10 5 К имеет место в стационарных электрических дугах и сверхзвуковых потоках плазмы, при кратковременных электрических разрядах в фокусе плазмы. При ядерных реакциях внутри Солнца и звезд температура достигает 10 8 К. Еще более высокая температура наблюдается при неуправляемых термоядерных реакциях (водородная бомба). Необходимо отметить, что температура относится к физическим величинам, точность измерения которых еще невелика. При проведении научных исследований, в частности, при определении фундаментальных физических констант, необходимо измерять температуру с погрешностью 10 –2 – 10 –4 %. В промышленности также имеется необходимость в повышении точности измерения температуры. Сейчас промышленные приборы обеспечивают измерение температуры с погрешностью 0,5 – 1 % и более. Повышение точности измерения температуры, например, при разливке стали, на 0,1% дает возможность улучшить ее качественные показатели на 5 – 10 %. При выращивании монокристаллов, изготовлении интегральных микросхем и получении чистых металлов необходимо поддерживать температуру с погрешностью 0,01 – 0,1 %. Снижение погрешности измерения температуры в диапазоне 1500 – 1800 °С до 3 – 5 К позволяет повысить мощность атомных электрических станций на 3 – 5 %. Современная практика кроме повышения точности выдвигает и другие требования к термометрии: измерение переменных значений температуры в широком диапазоне частот, измерение температуры многофазных потоков, при высоких давлениях, в агрессивных средах, в сильномагнитных полях, измерение параметров температурного поля протяженных объектов и т. д. Широкий диапазон подлежащих измерению значений температуры, разнообразие условий и объектов исследования обусловили многочисленность методов и средств измерения температуры. В термометрии принято классифицировать методы и средства измерений на контактные и неконтактные. Такая классификация основана на наличии или отсутствии непосредственного контакта (касания) термочувствительного элемента с объектом измерения. Более полно особенности отдельных методов раскрывает классификация по механизму передачи энергии от объекта исследования к термопреобразователю, в соответствии с которой методы и средства измерения температуры можно разделить на термометрические, пирометрические и спектрометрические. Наиболее применимыми являются шкалы Цельсия и Кельвина, отличающиеся тем, какой температуре присвоено нулевое значение. Шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля. Температура по шкале Кельвина обозначается Т. Единицей разности значений температуры является 1 К. Шкала Цельсия начинается с точки таяния льда. Нулевая точка этой шкалы лежит на 273,15 К выше абсолютного нуля и на 0,01 К ниже тройной точки воды, которая является одной из основных реперных точек МПТШ (Международной практической температурной шкалы). Градус по шкале Цельсия определяется так: 1 °С = (Т точки кипения – Т точки таяния воды)/100. Градус Цельсия по величине равен градусу Кельвина. Температура по шкале Цельсия обозначается t. Соотношение между значениями температуры по шкалам Цельсия и Кельвина таково: t(°C) = T(K) – 273,15. В англоязычных странах до сих пор используют шкалу Фаренгейта. Соотношения с температурой по Цельсию следующие: (°C) = 5/9(t_F – 32) t_F = 9/5 t (°C) + 32. Например: 36,6 °С = 97,88 F. В зависимости от реализуемого выходного сигнала термометра различают механические и электрические контактные термометры. Механические контактные термометры основаны на тепловом расширении веществ во всех трех фазовых состояниях (твердом, жидком, газообразном) и характеризуются прочностью, малыми затратами на обслуживание и низкими погрешностью и стоимостью. В качестве электрических приборов контактного типа в области низкой температуры (13,81 – 903,89 К) применяются платиновые термометры сопротивления и термопары. В диапазоне значений температуры 903,89 – 1337,58 К применяется термопара «платинородий – платина», для которой зависимость ЭДС от температуры выражается уравнением второй степени. Для температуры выше температуры затвердевания золота (1337,58 К) измерение производится с помощью пирометрических методов. Для очень низкой температуры (1,5 – 4,2 К) эталоном температуры служит газовый термометр на основе гелия. Ниже будут описаны некоторые методы и средства измерения температуры. Принцип работы дилатометрического термометра основан на удлинении металлического стержня I_t = I_o(1 + α t), где α – коэффициент линейного температурного расширения материала стержня. Обычно в качестве чувствительного элемента используют трубку из металла с высоким (латунная трубка), внутри которой располагается стержень из материала с более низким, например, инвара, фарфора, кварца. Н Рис. 6.20. Схема дилатометрического термометра а рис. 6.20 измеритель имеет металлическую трубку 1, которая при нагревании удлиняется. Это перемещение передается керамическому стержню 2, имеющему незначительный коэффициент линейного расширения. Стержень воздействует на систему рычагов, приводящих стрелку во вращательное движение.Механические рычажные и редукторные передаточные устройства увеличивают отклонение. Диапазон измерения (0 – 1000) °С, погрешность составляет 1 – 3 %. Эти устройства применяют обычно в регуляторах температуры, где требуются большие усилия в исполнительном механизме. Чаще применяют биметаллические термометры, в которых также используется различное температурное расширение двух разнородных материалов. Примеры исполнения биметаллических пластин приведены на рис. 6.21. В а б Рис. 6.21. Схема биметаллического термометра: с плоской (а) и со спиральной пластиной (б) ариант исполнения термометра варианта а (см. рис. 6.21) используется, главным образом, в температурных реле (утюги); вариантб, в виду существенного отклонения свободного конца применяют в термометрах непосредственного отсчета. Д иапазон измерения биметаллических термометров – от –50 до + 600 °С, погрешность 1 – 3 %. В жидкостных термометрах измеряется относительное расширение жидкости по сравнению с объемом резервуара. Основная часть жидкости находится в шарообразном резервуаре, который является чувствительным элементом термометра. Резервуар сообщается с длинным и узким стеклянным капилляром. Биметаллические термометры могут иметь достаточно малые размеры, в этом их преимущество перед дилатометрическими. Они просты в изготовлении и дешевы [16]. Для заполнения термометров применяют смачивающие жидкости (органические) и несмачивающие (ртуть). Шкалу термометра наносят на стеклянную пластину матового цвета, помещенную позади капилляра или вместе с ним в защитной стеклянной трубке. В зависимости от диапазона измерений и требуемой точности цена деления шкалы может быть 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 °С. Стеклянные жидкостные термометры не обеспечивают особо высокой точности, но являются самыми распространенными приборами для измерения температуры, особенно в лабораторной практике. В промышленности их роль постепенно уменьшается, так как автоматизация технологических процессов все чаще требует дистанционной передачи результатов измерений. Диапазон измерения стеклянных жидкостных термометров зависит от свойств термометрической жидкости: этиловый спирт – от –110 до +210 °С; ртуть в вакууме – от –30 до +150 °С; ртуть в кварцевом стекле – от –30 до +1000 °С. В практических измерениях, а еще чаще – при проведении физических экспериментов, часто требуется измерить температуру тел, с которыми нельзя вступать в контакт. В этих случаях чаще всего пользуются радиационными (оптическими) пирометрами, принцип работы которых основан на измерении энергии теплового излучения, которое испускает нагретое тело. Если на какую-либо поверхность падает поток излучения, то он частично отражается этой поверхностью, частично поглощается и частично пропускается через эту поверхность. Если тело поглощает и преобразует в тепло внутри себя все падающее на него излучение, то такое тело называют абсолютно черным. Черное тело имеет наибольшую излучательную способность Ф_S при данной температуре, поэтому для описания нечерного тела его излучательную способность Ф относят к соответствующему показателю черного тела: (6.8) где ε – коэффициент излучения, зависящий от температуры тела и измеряемой длины волны. Наибольшее распространение получили пирометры сравнения. Рассмотрим устройство пирометра с исчезающей нитью накала на рис. 6.22. Т_нак< Т_x Т_нак = Т_x Т_нак > Т_x Рис. 6.22. Схема устройства пирометра с исчезающей нитью Наблюдатель в видимой области сравнивает яркость измеряемого излучения и контрольного излучателя – нити накаливания вольфрамовой лампы. Накал контрольного излучателя изменяется путем регулирования тока накала нити лампы. Измеренная пирометром так называемая яркостная температура равна истинной температуре, если спектральный коэффициент излучения поверхности измеряемого объекта равен единице. В реальных случаях измеренная температура всегда меньше истинной. Имеются эмпирически определенные коэффициенты излучения различных материалов, которые можно использовать для определения истинной температуры. Нижняя граница диапазона значений температуры для такого пирометра составляет около 650 °С, а верхняя – обычно около 2500 о С. В последние годы в промышленности и в исследовательских целях применяются так называемые термовизоры. Такой прибор имеет инфракрасную камеру, состоящую из пирометра и фотоэлектрического приемника излучения. Камера механически сканирует измеряемую поверхность в двух направлениях. В результате на экране отображается картина температурного поля. Одна из наиболее известных фирм, выпускающих такие приборы, – AGA Thermovission (Швейцария). Датчики, построенные на основе пьезокварцевых чувствительных элементов, на выходе имеют частотный или цифровой сигнал, что определяет высокую помехозащищенность. Диапазон значений измеряемой температуры – 0 – 200 °С. Наиболее применимыми средствами измерения температуры в промышленности являются термопары. Согласно требованиям ГОСТ 6616-94 стандартизованы типы термопар, часть из которых представлена в табл. 6.1. Таблица 6.1 Стандартные термопары

Тип термопары	Обозначение	Предел измеряемой температуры
Тип термопары	Обозначение	нижний	верхний	кратковременный
Медь – константановая ТМКн	Cu – CuNi	–200	350	400
Хромель – копелевая ТХК	—	–200	600	800
Хромель – алюмелевая ТХА	NiCr – NiAl	–200	1200	1300
Платинородий – платиновая ТПП13	—	0	1300	1600

13.08.2019 692.74 Кб 10 Кузнецов-18.33.doc

09.04.2015 963.07 Кб 17 Кузнецов-18.47.doc

10.04.2015 415.94 Кб 10 Кузнецов-18.51.pdf

10.04.2015 857.65 Кб 11 Кузнецов-18.78.pdf

09.04.2015 1.82 Mб 330 Кузнецов-681.2.К89.2010.doc

09.04.2015 3.26 Mб 378 Кузнецов-681.2.К89.doc

09.04.2015 287.23 Кб 13 Курило-8.13.doc

06.12.2018 118.27 Кб 11 КУРСАААААААЧ.doc

16.12.2018 188.42 Кб 15 курсавик экономика.doc

13.09.2019 734.09 Кб 5 курсавой проект Петрова Дмитрия Сергеевича.docx

16.07.2019 1.41 Mб 6 Курсавой,Вар 89.doc

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

В чем заключается процесс измерения температуры?

Пример : Когда температура повышается, ртуть в термометре расширяется и тем самым поднимается вверх.

И так же с холодной температурой, только наоборот : температура понижается, ртуть идёт вниз.

Mashuncka 14 сент. 2018 г., 15:06:03 | 5 — 9 классы

Каковы правила измерения температуры?

Каковы правила измерения температуры.

Светлана19701 12 дек. 2018 г., 09:06:07 | 5 — 9 классы

Пожалуйста напишите способы измерения температуры?

Пожалуйста напишите способы измерения температуры.

Kbugaeva 28 нояб. 2018 г., 05:09:08 | 10 — 11 классы

Температура тела, измеренная в единицах СИ, равна 270 единицам?

Температура тела, измеренная в единицах СИ, равна 270 единицам.

При этом температура тела, измеренная по шкале Цельсия, равна… Ответ должен быть — 3.

Eva24567891 21 февр. 2018 г., 05:57:34 | 5 — 9 классы

Температура?

Способы измерения температуры.

LoiDog 5 дек. 2018 г., 22:00:24 | 10 — 11 классы

Как обчислить абсолютную погрешность измерения температуры, если ее прямое измерение происходило один раз?

(говорится о психрометре).

Darina1255 29 нояб. 2018 г., 13:54:56 | 5 — 9 классы

При какой температуре начался процесс плавления?

Oleg16171 2 сент. 2018 г., 18:50:00 | 10 — 11 классы

Как зависит процесс дифузии от температуры ?

Karinka2005 10 февр. 2018 г., 02:00:38 | 5 — 9 классы

Опишите приборы для измерения температуры?

Опишите приборы для измерения температуры.

Marinazhieriebtsova 11 июл. 2018 г., 06:37:04 | 5 — 9 классы

Здравствуйте?

) Как зависит процесс диффузии от температуры?

А. Процесс диффузии замедляется с ростом температуры.

Б. Процесс диффузии ускоряется с ростом температуры.

В. Процесс диффузии не зависит от изменения температуры.

Г. Среди ответов А – В нет правильного.

5501 24 июн. 2018 г., 21:29:45 | 5 — 9 классы

В каком случае точность измерения температуры выше : а) при измерении температуры комнатным термометром б) при измерении медицинским термометром ?

В каком случае точность измерения температуры выше : а) при измерении температуры комнатным термометром б) при измерении медицинским термометром ?

Вопрос В чем заключается процесс измерения температуры?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 5 — 9 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

Последние ответы

Uliana200512 29 июн. 2022 г., 16:48:24

На 74 градусов. Наверное так.

013Angelina139 29 июн. 2022 г., 14:28:28

Площадь верхнего основания конуса не имеет никакого значения. Со стороны нижнего основания на стол действует сила mg, распределённая по площади Sa Единственно, надо площадь перевести в квадратные метры Sa = 4 см² = 4 / 10000 м² = 0, 0004 м² P = mg /..

Vika88261 29 июн. 2022 г., 11:34:16

Поскольку за ПЕРИОД грузик пройдет расстояние, равное четырем амплитудам : L₀ = 4 * 3 = 12 см или 0, 12 м то число колебаний : n = L / L₀ = 0, 36 / 0, 12 = 3 Ответ : 3 колебания.

LeeGeSon 29 июн. 2022 г., 07:45:16

Q = λ * m = 4 * 330000 = 1320000Дж или 1320 кДж.

Школа71 28 июн. 2022 г., 21:19:48

Решение Q = m * λ Отсюда находим массу m = Q / λ = 0, 1 кг 100 грамм свинца.

Alimovaelmaz1999 28 июн. 2022 г., 15:13:57

V = 72 км / ч = 20 м / с ; = V² / R = 20² / 500 = 0, 8 м / с² ; N = m(g — ) = 500×(10 — 0, 8) = 4600 Н (4500, если брать g за 9. 8 м / с²).

Nikitka 26 июн. 2022 г., 17:31:40

Правильный ответ это б.

Арт74 25 июн. 2022 г., 13:31:58

0, 3 * m1 = N * 0, 2 0, 1 * N = 0, 3 * M m1 = 2M M = 1, 2 кг.

Vitalinas2003 24 июн. 2022 г., 19:44:12

Потому что перемещение , cкорость, ускорение — величины векторные и работать с векторами труднее чем с проекциями.

BEMN 24 июн. 2022 г., 15:17:49

Ответ : Объяснение : Дано : S₁ = S / 4V₁ = 72 км / чS₂ = 3·S / 4V₂ = 15 м / с____________Vcp — ? Весь путь равен S. Время на первой четверти пути : t₁ = S₁ / V₁ = S / (72·4) = S / 288 чВремя на остальной части пути : t₂ = S₂ / V₂ = 3·S / (15·4) = 3..

© 2000-2024. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

Archive / Конспект лекций от 02.04.12 — копия / ТЕМПЕРАТУРА И ЕЁ ИЗМЕРЕНИЕ 2

Температура – это физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Если два тела разной температуры привести в соприкосновение, то, как показывает опыт, более нагретое тело будет охлаждаться, а менее нагретое – нагреваться, т.е. происходит теплообмен – передача энергии от более нагретого тела к менее нагретому без совершения работы.

Энергия, передаваемая при теплообмене, называется количеством теплоты.

Через некоторое время после приведения тел в соприкосновение они приобретают одинаковую степень нагретости, т.е. приходят в состояние теплового равновесия.

Тепловое равновесие – это такое состояние системы тел, находящихся в тепловом контакте, при котором теплообмен не происходит и все макропараметры тел остаются неизменными, если внешние условия не меняются.

При этом два параметра – объём и давление – могут быть различными для разных тел системы, а третий, температура, в случае теплового равновесия одинаков для всех тел системы. На этом основано определение температуры.

Физический параметр, одинаковый для всех тел системы, находящихся в состоянии теплового равновесия, называется температурой этой системы.

Например, система состоит из двух сосудов с газом. Приведём их в соприкосновение. Объём и давление газа в них могут быть различными, а температура в результате теплообмена станет одинаковой.

2.Измерение температуры.

Для измерения температуры используют физические приборы – термометры, в которых о величине температуры судят по изменению какого-либо параметра.

Для создания термометра необходимо:

Выбрать термометрическое вещество, параметры (характеристики) которого изменяются при изменении температуры (например, ртуть, спирт и т.д.);
Выбрать термометрическую величину, т.е. величину, которая изменяется с изменением температуры (например, высота ртутного или спиртового столбика, величина электрического сопротивления и т.д.);
Откалибровать термометр, т.е. создать шкалу, по которой будет производиться отсчёт температуры. Для этого термометрическое тело приводится в тепловой контакт с телами, температуры которых постоянны. Например, при построении шкалы Цельсия температура смеси воды и льда в состоянии плавления принимается за 0 0 С, а температура смеси водяного пара и воды в состоянии кипения при давлении 1 атм. – за 100 0 С. Отмечается положение столбика жидкости в обоих случаях, а затем расстояние между полученными метками делится на 100 делений.

При измерении температуры термометр приводят в тепловой контакт с телом, температура которого измеряется, и после того, как установится тепловое равновесие (показания термометра перестанут меняться), считывается показание термометра. 3.Экспериментальные газовые законы. Параметры, описывающие состояние системы, взаимозависимы. Установить зависимость друг от друга сразу трёх параметров сложно, поэтому немного упростим задачу. Рассмотрим процессы, при которых а) количество вещества (или масса) постоянно, т.е. ν=const (m=const); б) значение одного из параметров фиксировано, т.е. постоянно либо давление, либо объём, либо температура. Такие процессы называются изопроцессами. 1).Изотермический процесс, т.е. процесс, происходящий с одним и тем же количеством вещества при постоянной температуре. Исследован Бойлем (1662 г.) и Мариоттом (1676 г.). Упрощённая схема опытов такова. Рассмотрим сосуд с газом, закрытый подвижным поршнем, на который устанавливаются грузики, уравновешивающие давление газа. Опыт показал, что произведение давления на объём газа при постоянной температуре есть величина постоянная. Это значит PV=constЗакон Бойля-Мариотта. Объём V данного количества газа ν при постоянной температуре t 0 обратно пропорционален его давлению, т.е. . Графики изотермических процессов. График зависимости давления от объёма при постоянной температуре называется изотермой. Чем больше температура, тем выше на графике располагается изотерма. 2).Изобарный процесс, т.е. процесс, происходящий с одним и тем же количеством вещества при постоянном давлении. Исследован Гей-Люссаком (1802 г.). Упрощённая схема такова. Сосуд с газом закрыт подвижным поршнем, на котором установлен грузик, уравновешивающий давление газа. Сосуд с газом нагревается. Опыт показал, что при нагревании газа при постоянном давлении его объём изменяется по следующему закону: где V₀ – объём газа при температуре t 0 = 0 0 C; V – объём газа при температуре t 0 , α_v – температурный коэффициент объёмного расширения, Закон Гей-Люссака. Объём данного количества газа при постоянном давлении линейно зависит от температуры. Графики изобарных процессов. График зависимости объёма газа от температуры при постоянном давлении называется изобарой. Если экстраполировать (продолжить) изобары в область низких температур, то все они сойдутся в точке, соответствующей температуре t 0 = — 273 0 С. 3).Изохорный процесс, т.е. процесс, происходящий с одним и тем же количеством вещества при постоянном объёме. Исследован Шарлем (1802 г.). Упрощённая схема такова. Сосуд с газом закрыт подвижным поршнем, на который устанавливаются грузики, уравновешивающие давление газа. Сосуд нагревается. Опыт показал, что при нагревании газа при постоянном объёме его давление изменяется по следующему закону: где P₀ – объём газа при температуре t 0 = 0 0 C; P – объём газа при температуре t 0 , α_p – температурный коэффициент давления, Закон Шарля. Давление данного количества газа при постоянном объёме линейно зависит от температуры. График зависимости давления газа от температуры при постоянном объёме называется изохорой. Если экстраполировать (продолжить) изохоры в область низких температур, то все они сойдутся в точке, соответствующей температуре t 0 = — 273 0 С. 4.Абсолютная термодинамическая шкала. Английский учёный Кельвин предложил переместить начало температурной шкалы влево на 273 0 и назвать эту точку абсолютным нулём температуры. Масштаб новой шкалы такой же, как и у шкалы Цельсия. Новая шкала называется шкалой Кельвина или абсолютной термодинамической шкалой. Единица измерения – кельвин. Нулю градусов Цельсия соответствует 273 К. Температура по шкале Кельвина обозначается буквой Т. T=t0C+ 273t0C=T– 273 Новая шкала оказалась более удобной для записи газовых законов.