เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส: คุณสมบัติข้อดีของอุปกรณ์และขอบเขตการใช้งาน เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส

แปลจาก ภาษากรีกหมายถึง "การวัดความร้อน" ประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์มีอายุย้อนไปถึงปี 1597 เมื่อกาลิเลโอสร้างเทอร์โมสโคปซึ่งเป็นลูกบอลที่มีท่อบัดกรีเพื่อกำหนดระดับความร้อนของน้ำ อุปกรณ์นี้ไม่มีมาตราส่วนและการอ่านขึ้นอยู่กับ ความดันบรรยากาศ- ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ เทอร์โมมิเตอร์จึงเปลี่ยนไป เทอร์โมมิเตอร์เหลวถูกกล่าวถึงครั้งแรกในปี 1667 และในปี 1742 นักฟิสิกส์ชาวสวีเดน เซลเซียส ได้สร้างเทอร์โมมิเตอร์ที่มีสเกลโดยจุดที่ 0 ตรงกับจุดเยือกแข็งของน้ำ และ 100 ถึงจุดเดือด

เรามักจะใช้เทอร์โมมิเตอร์เพื่อระบุอุณหภูมิอากาศภายนอกหรืออุณหภูมิของร่างกาย แต่การใช้เทอร์โมมิเตอร์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเท่านี้ วันนี้มีหลายวิธี วัดอุณหภูมิสารต่างๆ และเทอร์โมมิเตอร์สมัยใหม่ยังคงมีการปรับปรุงให้ดีขึ้น ให้เราอธิบายประเภทของเครื่องวัดอุณหภูมิที่พบบ่อยที่สุด

หลักการทำงาน ประเภทนี้เทอร์โมมิเตอร์จะขึ้นอยู่กับผลของการขยายตัวของของเหลวเมื่อถูกความร้อน เครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้ปรอทเป็นของเหลวมักใช้ในทางการแพทย์เพื่อวัดอุณหภูมิร่างกาย แม้จะมีความเป็นพิษของปรอท แต่การใช้ทำให้สามารถระบุอุณหภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับของเหลวอื่น ๆ เนื่องจากการขยายตัวของปรอทเกิดขึ้นตามกฎเชิงเส้น ในอุตุนิยมวิทยา มีการใช้เทอร์โมมิเตอร์แอลกอฮอล์ สาเหตุหลักมาจากการที่ปรอทข้นขึ้นที่ 38 °C และไม่เหมาะสำหรับการตรวจวัดมากกว่านั้น อุณหภูมิต่ำ- ช่วงอุณหภูมิเฉลี่ยของเทอร์โมมิเตอร์เหลวอยู่ระหว่าง 30 °C ถึง +600 °C และความแม่นยำไม่เกินหนึ่งในสิบขององศา

เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส

เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สทำงานบนหลักการเดียวกันกับเทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลว เพียงแต่ใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นสารทำงานเท่านั้น เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้คล้ายคลึงกับเกจวัดความดัน (อุปกรณ์สำหรับวัดความดัน) ซึ่งสเกลจะสำเร็จการศึกษาในหน่วยอุณหภูมิ ข้อได้เปรียบหลักของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สคือความสามารถในการวัดอุณหภูมิโดยรอบ ศูนย์สัมบูรณ์(ช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 271 °C ถึง +1000 °C) ความแม่นยำในการวัดสูงสุดที่ทำได้คือ 2*10 -3 °C การได้รับเทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่มีความแม่นยำสูงนั้นเป็นงานที่ยาก ดังนั้นเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวจึงไม่ได้ใช้ในการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการ แต่ใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิเบื้องต้นของสาร

เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้ทำงานในลักษณะเดียวกับเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สและของเหลว อุณหภูมิของสารจะขึ้นอยู่กับการขยายตัวของเกลียวโลหะหรือเทป bimetal เทอร์โมมิเตอร์แบบกลไกนั้นแตกต่างออกไป ความน่าเชื่อถือสูงและใช้งานง่าย ยังไง อุปกรณ์อิสระเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายและปัจจุบันใช้เป็นอุปกรณ์ส่งสัญญาณและควบคุมอุณหภูมิในระบบอัตโนมัติเป็นหลัก

เครื่องวัดอุณหภูมิไฟฟ้า (เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทาน)

การทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวนำต่ออุณหภูมิ ความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้โลหะเพื่อสร้างเทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะแล้ว เซมิคอนดักเตอร์จะให้ความแม่นยำในการวัดที่มากกว่า แต่เทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้เทอร์โมมิเตอร์นั้นไม่สามารถผลิตได้จริงเนื่องจากความยากลำบากในการสอบเทียบมาตราส่วน ช่วงของเทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานขึ้นอยู่กับโลหะที่ใช้งานโดยตรง ตัวอย่างเช่น สำหรับทองแดงจะมีอุณหภูมิตั้งแต่ -50 °C ถึง +180 °C และสำหรับแพลตตินัม - ตั้งแต่ -200 °C ถึง +750 °C เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไฟฟ้าได้รับการติดตั้งเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิในการผลิต ในห้องปฏิบัติการ และบนแท่นทดลอง มักบรรจุรวมกับอุปกรณ์วัดอื่นๆ

เรียกอีกอย่างว่าเทอร์โมคัปเปิ้ล เทอร์โมคัปเปิลคือการสัมผัสกันระหว่างตัวนำสองตัวที่แตกต่างกัน ซึ่งวัดอุณหภูมิตามปรากฏการณ์ซีเบค ซึ่งค้นพบในปี ค.ศ. 1822 ผลกระทบนี้ประกอบด้วยลักษณะที่ปรากฏของความต่างศักย์ที่หน้าสัมผัสระหว่างตัวนำสองตัว เมื่อมีการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างตัวนำทั้งสอง ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงเริ่มไหลผ่านหน้าสัมผัสเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ข้อดีของเทอร์โมมิเตอร์แบบเทอร์โมคัปเปิลคือการออกแบบที่เรียบง่าย ช่วงการวัดที่กว้าง และความสามารถในการกราวด์หัวต่อได้ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่ด้วย: เทอร์โมคัปเปิ้ลไวต่อการกัดกร่อนและอื่นๆ กระบวนการทางเคมีเมื่อเวลาผ่านไป เทอร์โมคัปเปิลที่มีอิเล็กโทรดที่ทำจากโลหะมีตระกูลและโลหะผสม - แพลตตินัม, แพลตตินัม-โรเดียม, พาลาเดียม, ทอง - มีความแม่นยำสูงสุด ขีดจำกัดบนของการวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมคัปเปิลคือ 2500 °C ขีดจำกัดล่างคือประมาณ -100 °C ความแม่นยำในการวัดของเซนเซอร์เทอร์โมคัปเปิลสามารถสูงถึง 0.01 °C เทอร์โมมิเตอร์แบบเทอร์โมคัปเปิลเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการควบคุมและติดตามระบบในการผลิต รวมถึงการวัดอุณหภูมิของของเหลว ของแข็ง ที่เป็นเม็ด และมีรูพรุน

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติก

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตใยแก้วนำแสง ความเป็นไปได้ใหม่ในการใช้งานจึงเกิดขึ้น ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์มีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงต่างๆ สภาพแวดล้อมภายนอก- ความผันผวนของอุณหภูมิ ความดัน หรือความตึงเครียดในเส้นใยเพียงเล็กน้อยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแพร่กระจายของแสงในเส้นใย เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกมักใช้เพื่อความปลอดภัยในอุตสาหกรรม เช่น สัญญาณเตือนไฟไหม้ การตรวจสอบความหนาแน่นของภาชนะบรรจุที่มีสารไวไฟและสารพิษ การตรวจจับการรั่วไหล ฯลฯ ช่วงของเซ็นเซอร์ดังกล่าวไม่เกิน +400 °C และความแม่นยำสูงสุดคือ 0.1 องศาเซลเซียส

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (ไพโรมิเตอร์)

ต่างจากเทอร์โมมิเตอร์ประเภทก่อนๆ ทั้งหมดตรงที่เป็นอุปกรณ์แบบไม่สัมผัส คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับไพโรมิเตอร์และคุณลักษณะได้ในส่วนแยกต่างหากบนเว็บไซต์ของเรา ไพโรมิเตอร์ทางเทคนิคสามารถวัดอุณหภูมิได้ในช่วงตั้งแต่ 100 °C ถึง 3000 °C โดยมีความแม่นยำหลายองศา เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดสะดวกไม่เพียงแต่ในสภาวะการผลิตเท่านั้น มีการใช้วัดอุณหภูมิร่างกายมากขึ้น เนื่องจากข้อดีหลายประการของไพโรมิเตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับสารอะนาล็อกแบบปรอท ได้แก่ ความปลอดภัยในการใช้งาน ความแม่นยำสูง ใช้เวลาในการวัดอุณหภูมิน้อยที่สุด

โดยสรุป เราทราบว่าตอนนี้เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตโดยปราศจากอุปกรณ์ที่เป็นสากลและไม่สามารถถูกแทนที่ได้ เทอร์โมมิเตอร์ธรรมดาสามารถพบได้ในชีวิตประจำวัน: ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิในเตารีด เครื่องซักผ้า,ตู้เย็น,วัดอุณหภูมิโดยรอบ. มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นในตู้อบ เรือนกระจก ห้องอบแห้ง และในการผลิต

การเลือกใช้เทอร์โมมิเตอร์หรือเซ็นเซอร์อุณหภูมิขึ้นอยู่กับขอบเขตการใช้งาน ช่วงการวัด ความแม่นยำในการอ่าน ขนาดโดยรวม- ส่วนที่เหลือทั้งหมดขึ้นอยู่กับจินตนาการของคุณ

ในรูป 75, c แสดงเทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้วัดการขยายตัวของก๊าซ หยดปรอทจะล็อคปริมาตรอากาศแห้งไว้ในเส้นเลือดฝอยโดยมีปลายที่ปิดสนิท เมื่อทำการวัด เทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมดจะต้องจุ่มลงในตัวกลาง การเคลื่อนที่ของหยดปรอทในเส้นเลือดฝอยแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรของก๊าซ บนเส้นเลือดฝอยจะมีสเกลที่ทำเครื่องหมาย 0 และ 100 สำหรับจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งและน้ำเดือด เช่นเดียวกับเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท

เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวไม่เหมาะสำหรับการวัดที่แม่นยำมาก เราต้องการพูดคุยเกี่ยวกับเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สเพื่อชี้แจง ความคิดทั่วไป- เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 75 บี บารอมิเตอร์แบบปรอท AB วัดความดันของปริมาตรคงที่ของก๊าซในกระบอกสูบ C แต่แทนที่จะระบุความสูงของคอลัมน์ปรอทในบารอมิเตอร์ในหน่วยความดัน เราจะทำเครื่องหมายด้วยเครื่องหมาย 0 เมื่อวางกระบอกสูบใน น้ำแข็งละลาย และ 100 เมื่ออยู่ในน้ำเดือด ฉันสร้างมันโดยใช้ระดับเซลเซียสทั้งหมด จากกฎของบอยล์ จะแสดงให้เห็นว่าสเกลของเทอร์โมมิเตอร์ดังแสดงในรูปที่ 1 75, b ควรเหมือนกับเทอร์โมมิเตอร์ในรูป 75, ก.

การใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดก๊าซ
เมื่อปรับเทียบเทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่แสดงในรูปที่ 76 เราจุ่มบอลลูนในน้ำแข็งที่กำลังละลายและทำเครื่องหมาย 0 บนสเกลบารอมิเตอร์ จากนั้นเราทำซ้ำขั้นตอนทั้งหมดโดยแทนที่น้ำแข็งด้วยน้ำเดือด เราได้คะแนน 100 โดยใช้มาตราส่วนที่กำหนดในลักษณะนี้ เราสร้างกราฟของความดันเทียบกับอุณหภูมิ (หากต้องการ ความดันสามารถแสดงเป็นหน่วยความสูงของเสาปรอท) จากนั้นลากเส้นตรงผ่านจุด O และ 100 และขยายออกไปหากจำเป็น ซึ่งจะเป็นเส้นตรงซึ่งกำหนดอุณหภูมิบนสเกลแก๊สและให้ค่ามาตรฐาน 0 และ 100 ที่จุดหลอมเหลวของน้ำแข็งและน้ำเดือด ทีนี้เทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สจะช่วยให้เราวัดอุณหภูมิได้หากเราทราบความดัน ของก๊าซในกระบอกสูบที่อุณหภูมินี้ เส้นประในรูป. ภาพที่ 76 แสดงวิธีหาอุณหภูมิของน้ำที่ความดันแก๊สอยู่ที่ 0.6 mHg

เมื่อเราเลือกเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สเป็นมาตรฐานแล้ว เราก็สามารถเปรียบเทียบเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทและกลีเซอรีนกับเทอร์โมมิเตอร์นั้นได้ ดังนั้นจึงพบว่าการขยายตัวของของเหลวส่วนใหญ่ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่วัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สนั้นค่อนข้างไม่เชิงเส้น การอ่านค่าของเทอร์โมมิเตอร์สองประเภทจะแยกกันระหว่างจุด 0 ถึง 100 ซึ่งได้มาจากคำจำกัดความ แต่สารปรอทก็ให้เส้นตรงที่เกือบจะเป็นเส้นตรงอย่างน่าประหลาด ตอนนี้เราสามารถกำหนด "ศักดิ์ศรี" ของปรอทได้: "ในระดับอุณหภูมิของก๊าซ ปรอทจะขยายตัวเท่าๆ กัน" ความบังเอิญที่น่าทึ่งนี้แสดงให้เห็นว่าครั้งหนึ่งเราทำได้ดีมาก ทางเลือกที่ดี- ด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอททั่วไปในการวัดอุณหภูมิได้โดยตรง

เทอร์โมมิเตอร์แก๊สแบบแมนเมตริกช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -150 ถึง +600°C ไนโตรเจนถูกใช้เป็นสารทำงานในเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊ส ก่อนที่จะเติมไนโตรเจนลงในระบบระบายความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมด ระบบระบายความร้อนและก๊าซจะต้องแห้งสนิทก่อน ความยาวของเส้นเลือดฝอยที่เชื่อมต่อของเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้

ที่ปริมาตรก๊าซคงที่ การขึ้นอยู่กับความดันต่ออุณหภูมิจะถูกกำหนดโดยการแสดงออก

โดยที่ความดันก๊าซที่อุณหภูมิคือค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของความดันก๊าซ (สำหรับก๊าซในอุดมคติและสำหรับไนโตรเจน

เมื่ออุณหภูมิของก๊าซในกระบอกความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์เปลี่ยนจาก 4 เป็น ความดันก๊าซก็จะเปลี่ยนไปตามการแสดงออกด้วย

โดยที่แรงดันแก๊สที่อุณหภูมิตรงกับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของสเกลเทอร์โมมิเตอร์

การลบและการบวกทางด้านขวาของสมการ (3-2-2) ค่าหลังการแปลงอย่างง่ายที่เราได้รับ:

จากการแสดงออกนี้เห็นได้ชัดว่าขนาดของแรงดันการทำงานในระบบความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าของความดันเริ่มต้นและช่วงการวัดของอุปกรณ์ ควรสังเกตว่าเมื่ออุณหภูมิของกระบอกความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์เพิ่มขึ้น ปริมาตรของระบบระบายความร้อนของมันจะเพิ่มขึ้นสาเหตุหลักมาจากการขยายตัวของกระบอกความร้อนและปริมาตรของช่องภายในของสปริงเกจที่เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิของแก๊สเพิ่มขึ้น และในขณะเดียวกันก็มีความดัน ก๊าซจะไหลบางส่วนจากกระบอกความร้อนเข้าสู่คาปิลลารีและเกจสปริง เมื่ออุณหภูมิของก๊าซในกระบอกความร้อนลดลงก็จะมี

กระบวนการย้อนกลับเกิดขึ้น เป็นผลให้เมื่อวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์แก๊ส ปริมาตรคงที่ของก๊าซในระบบความร้อนจะไม่คงอยู่ ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างความดันก๊าซในระบบระบายความร้อนกับอุณหภูมิจึงเบี่ยงเบนไปจากเส้นตรงเล็กน้อย และความดันก๊าซจริงในระบบระบายความร้อนที่อุณหภูมิจะน้อยกว่าที่คำนวณโดยสูตร (3-2-2) อย่างไรก็ตาม ความไม่เชิงเส้นของความสัมพันธ์นี้ไม่ได้มีบทบาทสำคัญ และขนาดของเทอร์โมมิเตอร์วัดก๊าซก็แทบจะสม่ำเสมอกัน

เพื่อเพิ่มแรงดันใช้งาน (3-2-3) ระบบความร้อนของเทอร์โมมิเตอร์แก๊สจะถูกเติมด้วยไนโตรเจนภายใต้แรงดันเริ่มต้นที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับช่วงการวัดอุณหภูมิ [ด้วยช่วงการวัด ความดันเริ่มต้น และด้วยช่วงการวัด ดังนั้น ความผันผวนของความดันบรรยากาศไม่ส่งผลต่อการอ่านเทอร์โมมิเตอร์แก๊ส

เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงในการอ่านเทอร์โมมิเตอร์แก๊สที่เกิดจากการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิอากาศโดยรอบ ให้ติดตั้งตัวชดเชยเทอร์โมไบโอเมทัลลิกในก้านของกลไกการส่งผ่าน (รูปที่ 3-2-1, a และ 3-2-3) และยังรวมถึง พยายามลดอัตราส่วนของปริมาตรภายในของสปริงและเส้นเลือดฝอยต่อปริมาตรกระบอกสูบความร้อน ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มปริมาตรและขนาดของกระบอกระบายความร้อน เช่น มีความยาวเส้นเลือดฝอย 1.6 ถึง ขนาดใหญ่เทอร์โมมิเตอร์แก๊สแบบกระบอกความร้อนไม่สามารถใช้งานได้ทุกที่

เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส

เทอร์โมมิเตอร์แก๊สเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดอุณหภูมิซึ่งการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับความดันหรือปริมาตรของก๊าซในอุดมคติกับอุณหภูมิ ส่วนใหญ่มักจะใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดก๊าซที่มีปริมาตรคงที่ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของก๊าซในกระบอกสูบจะเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของความดัน ระดับอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์แบบแก๊สจะสอดคล้องกับระดับอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊สใช้วัดอุณหภูมิได้สูงถึง 1300 K (เคลวิน)

จากหนังสือทุกอย่างเกี่ยวกับทุกสิ่ง เล่มที่ 1 ผู้เขียน ลิกุม อาร์คาดี

ใครเป็นผู้คิดค้นเทอร์โมมิเตอร์? คุณเคยสงสัยบ้างไหมว่า “ฉันสงสัยว่ามันร้อนแค่ไหน?” หรือ: “ฉันสงสัยว่ามันหนาวแค่ไหน?” หากคุณสนใจเรื่องความร้อน ลองจินตนาการถึงคำถามที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการชี้แจง! แต่

จากหนังสือสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (พ.ศ.) โดยผู้เขียน ทีเอสบี

จากหนังสือสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (GA) โดยผู้เขียน ทีเอสบี

จากหนังสือสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (VO) โดยผู้เขียน ทีเอสบี

จากหนังสือสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (ME) โดยผู้เขียน ทีเอสบี

จากหนังสือสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ (TE) โดยผู้เขียน ทีเอสบี

จากหนังสือทุกอย่างเกี่ยวกับทุกสิ่ง เล่มที่ 4 ผู้เขียน ลิกุม อาร์คาดี

จากหนังสือ สารานุกรมที่ดีเทคโนโลยี ผู้เขียน ทีมนักเขียน

จากหนังสือใครเป็นใครในโลกแห่งการค้นพบและสิ่งประดิษฐ์ ผู้เขียน ซิตนิคอฟ วิทาลี ปาฟโลวิช

จากหนังสือของผู้เขียน

จากหนังสือของผู้เขียน

จากหนังสือของผู้เขียน

มีเทอร์โมมิเตอร์แบบไม่มีสารปรอทหรือไม่? เราคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าเทอร์โมมิเตอร์ประกอบด้วยหลอดบาง ๆ ที่เต็มไปด้วยปรอทซึ่งเราแทบไม่ได้คิดว่าเหตุใดจึงต้องใช้ปรอทนี้ในหลอดนี้นั่นคือวิธีการทำงานของอุปกรณ์นี้ เทอร์โมมิเตอร์หรือเทอร์โมมิเตอร์เป็นเพียงอุปกรณ์

จากหนังสือของผู้เขียน

เทอร์โมมิเตอร์เหลว เทอร์โมมิเตอร์เหลวเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกภาคส่วนของเขตเศรษฐกิจรัสเซียในสถาบันทางการแพทย์ในชีวิตประจำวันสำหรับการวัดอุณหภูมิอากาศในห้อง (รวมถึงในอุตสาหกรรม

จากหนังสือของผู้เขียน

เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทเป็นอุปกรณ์ที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์เหลวที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิในช่วง 35-750 °C สำหรับอุณหภูมิสูง เครื่องวัดอุณหภูมิแบบปรอทโดดเด่นด้วยการเติมไนโตรเจนภายใต้ความดันเหนือปรอท

จากหนังสือของผู้เขียน

เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทาน เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานทำจากโลหะบริสุทธิ์และโลหะเซมิคอนดักเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานได้รับการออกแบบมาเพื่อการวัดตามคุณลักษณะของตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งแสดงให้เห็นความเป็นไปได้

จากหนังสือของผู้เขียน

ใครเป็นผู้คิดค้นเทอร์โมมิเตอร์? คุณเคยสงสัยบ้างไหมว่า “ฉันสงสัยว่ามันร้อนแค่ไหน?” หรือ: “ฉันสงสัยว่ามันหนาวแค่ไหน?” หากคุณสนใจเรื่องความร้อน ลองจินตนาการถึงคำถามที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการชี้แจง! แต่

เทอร์โมมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิของตัวกลางที่เป็นของเหลว ก๊าซ หรือของแข็ง ผู้ประดิษฐ์อุปกรณ์วัดอุณหภูมิเครื่องแรกคือกาลิเลโอกาลิเลอี ชื่ออุปกรณ์แปลมาจากภาษากรีกว่า “วัดความร้อน” ต้นแบบแรกของกาลิเลโอแตกต่างอย่างมากจากต้นแบบสมัยใหม่ อุปกรณ์ดังกล่าวปรากฏขึ้นในรูปแบบที่คุ้นเคยมากขึ้นในอีกกว่า 200 ปีต่อมา เมื่อเซลเซียส นักฟิสิกส์ชาวสวีเดนเริ่มศึกษาปัญหานี้ เขาพัฒนาระบบวัดอุณหภูมิโดยแบ่งเทอร์โมมิเตอร์ออกเป็นสเกลตั้งแต่ 0 ถึง 100 เพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ ระดับอุณหภูมิจะวัดเป็นองศาเซลเซียส

พันธุ์ตามหลักการทำงาน

แม้ว่าเวลาผ่านไปกว่า 400 ปีแล้วนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์เครื่องแรก แต่อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น ในเรื่องนี้อุปกรณ์ใหม่ๆ จะปรากฏขึ้นตามหลักการทำงานที่ไม่ได้ใช้ก่อนหน้านี้

ปัจจุบันมีเทอร์โมมิเตอร์อยู่ 7 ประเภท:

• ของเหลว.
• แก๊ส.
• เครื่องกล
• ไฟฟ้า.
• เทอร์โมอิเล็กทริก
• ไฟเบอร์ออปติก
• อินฟราเรด.

ของเหลว

เทอร์โมมิเตอร์ถือเป็นเครื่องมือประเภทแรกๆ ทำงานบนหลักการที่ว่าของเหลวจะขยายตัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เมื่อของเหลวร้อนขึ้น มันจะขยายตัว และเมื่อเย็นตัวลงก็จะหดตัว ตัวอุปกรณ์ประกอบด้วยขวดแก้วบางมากที่เต็มไปด้วยของเหลว ขวดถูกนำไปใช้กับมาตราส่วนแนวตั้งที่ทำในรูปแบบของไม้บรรทัด อุณหภูมิของตัวกลางที่วัดจะเท่ากับส่วนบนสเกลที่ระบุโดยระดับของเหลวในขวด อุปกรณ์เหล่านี้มีความแม่นยำมาก ข้อผิดพลาดของพวกเขาแทบจะไม่เกิน 0.1 องศา ในการออกแบบต่างๆ อุปกรณ์ของเหลวสามารถวัดอุณหภูมิได้สูงถึง +600 องศา ข้อเสียคือถ้าตกขวดอาจแตกได้

แก๊ส

พวกมันทำงานเหมือนกับของเหลวทุกประการ มีเพียงขวดเท่านั้นที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย เนื่องจากมีการใช้ก๊าซเป็นสารตัวเติม ช่วงการวัดจึงเพิ่มขึ้น เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวสามารถแสดงได้ อุณหภูมิสูงสุดตั้งแต่ +271 ถึง +1,000 องศา เครื่องมือเหล่านี้มักจะใช้ในการอ่านค่าอุณหภูมิของสารร้อนต่างๆ

เครื่องกล

เทอร์โมมิเตอร์ทำงานบนหลักการของการเสียรูปของเกลียวโลหะ อุปกรณ์ดังกล่าวมีลูกศรติดตั้งอยู่ พวกมันดูคล้ายกับนาฬิกาเล็กน้อย อุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้ใช้กับแผงหน้าปัดรถยนต์และอุปกรณ์พิเศษต่างๆ ข้อได้เปรียบหลักของเทอร์โมมิเตอร์แบบกลคือความทนทาน ไม่กลัวแรงสั่นสะเทือนเหมือนรุ่นกระจก

ไฟฟ้า

อุปกรณ์ทำงานบนหลักการทางกายภาพของการเปลี่ยนระดับความต้านทานของตัวนำเมื่อใด อุณหภูมิที่แตกต่างกัน- ยิ่งโลหะร้อนมากเท่าไรก็ยิ่งต้านทานการส่งผ่านได้มากขึ้นเท่านั้น กระแสไฟฟ้าสูงกว่า ช่วงความไวของเทอร์โมมิเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโลหะที่ใช้เป็นตัวนำ สำหรับทองแดงจะมีค่าตั้งแต่ -50 ถึง +180 องศา มากกว่า โมเดลราคาแพงบนแพลตตินัมสามารถระบุอุณหภูมิได้ตั้งแต่ -200 ถึง +750 องศา อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในการผลิตและห้องปฏิบัติการ

เทอร์โมอิเล็กทริก

เทอร์โมมิเตอร์มีตัวนำ 2 เส้นในการออกแบบเพื่อวัดอุณหภูมิตามหลักการทางกายภาพที่เรียกว่า Seebeck Effect อุปกรณ์ดังกล่าวมีช่วงการวัดที่กว้างตั้งแต่ -100 ถึง +2500 องศา ความแม่นยำของอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกอยู่ที่ประมาณ 0.01 องศา พวกเขาสามารถพบได้ใน การผลิตภาคอุตสาหกรรมเมื่อจำเป็นต้องทำการวัด อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศา

ไฟเบอร์ออปติก

ผลิตจากใยแก้วนำแสง เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงซึ่งสามารถวัดอุณหภูมิได้สูงถึง +400 องศา ยิ่งกว่านั้นข้อผิดพลาดไม่เกิน 0.1 องศา เทอร์โมมิเตอร์นี้ใช้ใยแก้วนำแสงที่ยืดออก ซึ่งจะยืดหรือหดตัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ลำแสงที่ส่องผ่านจะถูกหักเห ซึ่งจะถูกบันทึกโดยเซ็นเซอร์ออปติคอลที่จะเปรียบเทียบการหักเหของแสงกับอุณหภูมิโดยรอบ

อินฟราเรด

เทอร์โมมิเตอร์หรือไพโรมิเตอร์ เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ใหม่ล่าสุด มีช่วงการวัดด้านบนตั้งแต่ +100 ถึง +3000 องศา ต่างจากเทอร์โมมิเตอร์รุ่นก่อนๆ ตรงที่อ่านค่าได้โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงกับสารที่กำลังวัด อุปกรณ์จะส่งลำแสงอินฟราเรดไปยังพื้นผิวที่จะวัดและแสดงอุณหภูมิบนหน้าจอขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามความแม่นยำอาจแตกต่างกันหลายองศา อุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้ใช้ในการวัดระดับความร้อนของชิ้นงานโลหะที่อยู่ในเตาเผา ตัวเรือนเครื่องยนต์ ฯลฯ เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดสามารถแสดงอุณหภูมิได้ เปลวไฟเปิด- อุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้ถูกใช้ในพื้นที่ต่างๆ มากมาย

พันธุ์ตามวัตถุประสงค์

เทอร์โมมิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

• ทางการแพทย์.
• ครัวเรือนสำหรับอากาศ
• ครัว.
• ทางอุตสาหกรรม.

เครื่องวัดอุณหภูมิทางการแพทย์

เครื่องวัดอุณหภูมิทางการแพทย์มักเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์ พวกเขามีช่วงการวัดต่ำ เนื่องจากอุณหภูมิร่างกายของสิ่งมีชีวิตต้องไม่ต่ำกว่า +29.5 และสูงกว่า +42 องศา

เทอร์โมมิเตอร์ทางการแพทย์ขึ้นอยู่กับการออกแบบ:

• กระจก.
• ดิจิตอล.
• จุกนมหลอก
• ปุ่ม.
• หูอินฟราเรด
• หน้าผากอินฟราเรด

กระจกเทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องแรกที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์สากล โดยปกติแล้วขวดจะเต็มไปด้วยแอลกอฮอล์ ก่อนหน้านี้มีการใช้สารปรอทเพื่อจุดประสงค์ดังกล่าว อุปกรณ์ดังกล่าวมีอย่างใดอย่างหนึ่ง ข้อเสียเปรียบใหญ่คือต้องรอนานเพื่อแสดงอุณหภูมิร่างกายตามจริง สำหรับการดำเนินการรักแร้ เวลารอคืออย่างน้อย 5 นาที

ดิจิตอลเทอร์โมมิเตอร์มีหน้าจอขนาดเล็กแสดงอุณหภูมิร่างกาย สามารถแสดงข้อมูลที่แม่นยำได้ภายใน 30-60 วินาทีหลังจากเริ่มการวัด เมื่อเทอร์โมมิเตอร์ถึงอุณหภูมิสุดท้าย มันก็จะสร้าง บี๊บหลังจากนั้นก็สามารถถอดออกได้ อุปกรณ์เหล่านี้อาจทำงานโดยมีข้อผิดพลาดหากไม่แน่นกับร่างกายมากนัก มีเทอร์โมมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นราคาถูกที่อ่านค่าได้ไม่น้อยไปกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบแก้ว อย่างไรก็ตามจะไม่สร้างสัญญาณเสียงเมื่อสิ้นสุดการวัด

เครื่องวัดอุณหภูมิ หัวนมทำเพื่อเด็กเล็กโดยเฉพาะ อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นจุกนมหลอกที่สอดเข้าไปในปากของทารก โดยทั่วไป โมเดลดังกล่าวจะส่งเสียงดนตรีหลังจากการวัดเสร็จสิ้น ความแม่นยำของอุปกรณ์คือ 0.1 องศา หากทารกเริ่มหายใจทางปากหรือร้องไห้ การเบี่ยงเบนจากอุณหภูมิจริงอาจมีนัยสำคัญ ระยะเวลาการวัดคือ 3-5 นาที

เครื่องวัดอุณหภูมิ ปุ่มใช้สำหรับเด็กอายุต่ำกว่าสามปีด้วย รูปร่างของอุปกรณ์ดังกล่าวมีลักษณะคล้ายเข็มหมุดซึ่งวางอยู่ในแนวตรง อุปกรณ์เหล่านี้อ่านค่าได้รวดเร็ว แต่มีความแม่นยำต่ำ

หูอินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์จะอ่านอุณหภูมิจากแก้วหู อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทำการวัดได้ในเวลาเพียง 2-4 วินาที นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับจอแสดงผลดิจิตอลและทำงานบน อุปกรณ์นี้มีไฟแบ็คไลท์เพื่อความสะดวกในการใส่เข้าไปในช่องหู อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิในเด็กอายุมากกว่า 3 ปีและผู้ใหญ่ เนื่องจากทารกมีช่องหูที่บางเกินไปจนปลายเทอร์โมมิเตอร์ไม่พอดี

หน้าผากอินฟราเรดเพียงใช้เทอร์โมมิเตอร์บนหน้าผาก พวกเขาทำงานบนหลักการเดียวกับหู ข้อดีอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ดังกล่าวคือสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องสัมผัสที่ระยะห่างจากผิวหนัง 2.5 ซม. ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถวัดอุณหภูมิร่างกายของเด็กได้โดยไม่ต้องปลุกเขา ความเร็วการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์วัดหน้าผากคือหลายวินาที

ครัวเรือนสำหรับอากาศ

เครื่องวัดอุณหภูมิในครัวเรือนใช้ในการวัดอุณหภูมิอากาศภายนอกหรือภายในอาคาร มักทำด้วยแก้วและเต็มไปด้วยแอลกอฮอล์หรือปรอท โดยทั่วไป ช่วงการวัดในการตั้งค่ากลางแจ้งคือตั้งแต่ -50 ถึง +50 องศา และในการตั้งค่าในอาคารตั้งแต่ 0 ถึง +50 องศา อุปกรณ์ดังกล่าวมักพบได้ในรูปแบบของการตกแต่งภายในหรือแม่เหล็กติดตู้เย็น

ครัว

เครื่องวัดอุณหภูมิในครัวได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิของอาหารและส่วนผสมต่างๆ อาจเป็นได้ทั้งแบบเครื่องกล ไฟฟ้า หรือของไหล ใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิของสูตรอย่างเคร่งครัดเช่นเมื่อเตรียมคาราเมล โดยปกติ อุปกรณ์ที่คล้ายกันมาพร้อมหลอดเก็บที่ปิดสนิท

ทางอุตสาหกรรม

เทอร์โมมิเตอร์อุตสาหกรรมได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอุณหภูมิใน ระบบต่างๆ- มักเป็นแบบกลไกพร้อมตัวชี้ สามารถเห็นได้ในท่อจ่ายน้ำและก๊าซ โมเดลอุตสาหกรรมมีทั้งแบบไฟฟ้า อินฟราเรด เครื่องกล ฯลฯ ซึ่งมีรูปร่าง ขนาด และช่วงการวัดที่หลากหลายที่สุด