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Sensori di temperatura Prima parte Un po 'di teoria e storia
Qual è la temperatura
Prima di iniziare la storia dei sensori di temperatura, dovresti capire cos'è temperatura in termini di fisica. Perché il corpo umano sente un cambiamento di temperatura, perché diciamo che oggi è caldo o semplicemente caldo, e il giorno dopo è freddo o addirittura freddo.
Il termine temperatura deriva dalla parola latina temperatura, che in traduzione significa condizioni normali o spostamento corretto. Come quantità fisica, la temperatura caratterizza l'energia interna di una sostanza, il grado di mobilità delle molecole, l'energia cinetica delle particelle in uno stato di equilibrio termodinamico.
Un esempio è l'aria, le cui molecole e atomi si muovono in modo casuale. Quando la velocità di movimento di queste particelle aumenta, dicono che la temperatura dell'aria è alta, l'aria è calda o addirittura calda. In una giornata fredda, ad esempio, la velocità delle particelle di aria è ridotta, il che sembra piacevole o addirittura freddo. Va notato che la velocità delle particelle d'aria non dipende dalla velocità del vento! Questa è una velocità completamente diversa.
Questo è ciò che riguarda l'aria, in cui le molecole possono muoversi liberamente, ma che dire dei corpi liquidi e solidi? In essi esiste anche il movimento termico delle molecole, sebbene in misura minore rispetto all'aria. Ma il suo cambiamento è abbastanza evidente, che determina la temperatura di liquidi e solidi.
Le molecole continuano a muoversi anche alla temperatura di fusione del ghiaccio, nonché a una temperatura negativa. Ad esempio, la velocità di una molecola di idrogeno a temperatura zero è di 1950 m / s. Ogni secondo in 16 cm ^ 3 di aria, si verificano mille miliardi di collisioni di molecole. Con l'aumentare della temperatura, aumenta la mobilità delle molecole, aumenta rispettivamente il numero di collisioni.
Tuttavia, va notato che temperatura e calore l'essenza non è la stessa cosa. Un semplice esempio: una normale stufa a gas in cucina ha grandi e piccoli bruciatori in cui viene bruciato lo stesso gas. La temperatura di combustione del gas è la stessa, quindi anche la temperatura dei bruciatori è la stessa. Ma lo stesso volume di acqua, come un bollitore o un secchio, bollirà più velocemente su un grande bruciatore che su uno piccolo. Questo perché un grande bruciatore produce più calore, brucia più gas per unità di tempo o ha più potenza.
Come determinare la quantità di calore, in quali unità? Nel corso di fisica della scuola ci sono molti problemi dedicati al riscaldamento e all'ebollizione dell'acqua, che sono molto istruttivi e interessanti, anche solo nel processo di risoluzione.
Per unità di energia termica accettata caloria. Questa è la quantità di calore che fornisce il riscaldamento di 1 grammo (cm ^ 3) di acqua per 1 ° C (1 grado Celsius). La temperatura del corpo fisico in gradi riflette il livello della sua energia termica. Per misurare la temperatura utilizzata termometrispesso indicato termometro.
Se due corpi fisici hanno la stessa temperatura, quindi quando sono collegati, non si verifica il trasferimento di calore. Se uno dei corpi ha una temperatura più alta, quindi quando è collegato a un corpo freddo, la temperatura del freddo aumenta e viceversa. Il modo più semplice per verificarlo quando si mescolano liquidi: nella vita di tutti i giorni, almeno nel bagno, tutti dovevano mescolare acqua calda e fredda per ottenere la temperatura richiesta.
Scale di temperatura
Come sai, ce ne sono diversi scale di misurazione della temperatura. Come può essere spiegato, perché la temperatura è la stessa, ma su scale diverse completamente diverse?
Tali disaccordi non sono specifici della temperatura.Dopotutto, lo stesso peso ai vecchi tempi era misurato in libbre e sterline, e ora in grammi e chilogrammi, lo stesso con dimensioni lineari: millimetri, metri, pollici, piedi e braccia e gomiti molto vecchi.
Una breve storia dello sviluppo di scale di temperatura
Di più primo termometro fu inventato dal famoso studioso medievale italiano Galileo Galilei (1564-1642). Il funzionamento del dispositivo si basava sul fenomeno di una variazione del volume di un gas durante il riscaldamento e il raffreddamento. Questo termometro mancava di una scala accurata che esprimeva la temperatura in forma numerica, quindi il risultato della misurazione era molto impreciso.
Strumenti fisici più accurati per misurare la temperatura sono stati proposti da un fisico tedesco Gabriel Fahrenheit (1686-1736), che nel 1709 si sviluppò termometro ad alcoole nel 1714 mercurio. La scala di temperatura è stata nominata per l'inventore scala fahrenheit.
Il punto di riferimento inferiore di questa scala (0 ° F) era il punto di congelamento della soluzione salina. Era quella temperatura a quel tempo distante che era la più bassa che potesse essere riprodotta con sufficiente precisione. Il punto più alto era la temperatura del corpo umano (96 ° F), "misurata sotto il braccio di un inglese sano".
A quel tempo, Fahrenheit viveva in Inghilterra, e fu lì che fece le sue scoperte. Pertanto, nei paesi di lingua inglese, la scala Fahrenheit è stata utilizzata per molto tempo, nei tempi moderni, anche i paesi della cultura inglese sono passati alla scala Celsius. I termometri medici in questi paesi usano ancora la scala Fahrenheit.
Un'altra scala di temperature nel 1730 fu proposta da uno scienziato francese Rene Reaumur (1683-1757), che nel 1737 fu riconosciuto come membro onorario dell'Accademia delle Scienze di San Pietroburgo. Pertanto, in Russia per la misurazione della temperatura ha iniziato a utilizzare termometri con Scala Reaumur.
Come scala centigrado, questa scala aveva due punti di riferimento: la temperatura di fusione del ghiaccio e il punto di ebollizione dell'acqua. Un grado di tale scala è stato ottenuto dividendo l'intera scala in 80 parti - gradi. Questa scala fu utilizzata solo per pochi decenni, dopo di che divenne obsoleta.
Nel 1742, un fisico svedese Anders Celsius (1701-1744) propose una scala di temperatura decimale familiare. Utilizza gli stessi punti di riferimento di Reaumur, solo la scala è divisa uniformemente non in 80, ma in 100 divisioni. Pertanto, un grado sulla scala Celsius è 1/100 della differenza nelle temperature di ebollizione e di congelamento dell'acqua.
L'ultima scala di temperatura è stata proposta dall'inglese William Thomson (1824-1907), che per meriti scientifici nel 1866 ricevette il titolo di Barone Kelvin. Scala di Kelvin È ancora usato come standard principale della moderna termometria. In questa scala, lo zero assoluto (-273,15 ° C) viene preso come punto di riferimento.
Secondo la teoria di Kelvin, a questa temperatura, cessa qualsiasi movimento termico. A questa temperatura, tutti i conduttori hanno resistenza zero alla corrente elettrica, fenomeno della superconduttività. Tale temperatura non è stata ancora raggiunta da nessuno, esiste solo teoricamente.
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Boris Aladyshkin, electro-it.tomathouse.com
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