El principi de diversos termòmetres
El termòmetre és un terme general per als instruments de mesura de la temperatura, que poden jutjar i mesurar la temperatura amb precisió. Com a base de disseny s'utilitza el fenomen d'expansió i contracció de sòlids, líquids i gasos sota la influència de la temperatura. Hi ha termòmetres de querosè, termòmetres d'alcohol, termòmetres de mercuri, termòmetres de gas, termòmetres de resistència, termòmetres de termopar1, termòmetres de radiació, termòmetres òptics, termòmetres bimetàl·lics, etc., però hem de parar atenció al mètode d'ús correcte. Per tal d'entendre les característiques rellevants del termòmetre i utilitzar-lo millor, aquest llibre va ser escrit especialment.
1. Termòmetres de gas: l'hidrogen o l'heli s'utilitzen sovint com a materials de mesura de la temperatura. Com que la temperatura de liqüefacció de l'hidrogen i l'heli és molt baixa, propera a zero, el seu rang de mesura de temperatura és molt ampli. Aquest termòmetre és molt alt i s'utilitza principalment per a mesures de precisió.
2. Termòmetre de resistència: Es divideix en termòmetre de resistència metàl·lica i termòmetre de resistència de semiconductors, que es fan segons les característiques del valor de la resistència que canvia amb la temperatura. Els termòmetres metàl·lics utilitzen principalment metalls purs com ara platí, or, coure, níquel i ferro rodi, aliatges de bronze fòsfor; Els termòmetres de semiconductors utilitzen principalment carboni, germani, etc. Els termòmetres de resistència són fàcils d'utilitzar, fiables i s'han utilitzat àmpliament. El seu rang de mesura és d'entre -260 graus i 600 graus .
3. Termòmetre de termoparell: És un instrument de mesura de temperatura molt utilitzat a la indústria. Fet utilitzant el fenomen termoelèctric. Dos cables diferents es solden per formar l'extrem de treball, i els altres dos extrems es connecten a l'instrument de mesura per formar el circuit. Establiu l'extrem de treball a la temperatura a mesurar. Quan la temperatura de l'extrem de treball i de l'extrem lliure són diferents, es produeix una força electromotriu, de manera que circula un corrent pel bucle. Mitjançant la mesura de l'electricitat, la temperatura en un lloc conegut es pot utilitzar per determinar la temperatura en un altre lloc. Aquest termòmetre es compon principalment de constantan de coure, constantan de ferro, constantan de níquel, coure cobalt daurat, rodi platí, etc. És adequat per a dues substàncies amb gran diferència de temperatura i s'utilitza principalment per mesurar altes temperatures i baixa terbolesa. Alguns termoparells poden mesurar altes temperatures de fins a 3000 graus, i alguns poden mesurar temperatures baixes properes a zero.
4. Termòmetre bimetàl·lic: es refereix al termòmetre utilitzat especialment per mesurar la temperatura superior a 500 graus, incloent termòmetre òptic, termòmetre colorimètric i termòmetre de radiació. El principi i l'estructura del termòmetre bimetàl·lic són relativament complicats i no es repetiran aquí. Té un rang de mesura de 500 graus a 3000 graus o superior i no és adequat per mesurar temperatures baixes.
5. Termòmetre punter: És un termòmetre en forma de tauler, també conegut com a calorímetre, que serveix per mesurar la temperatura ambient i està fet pel principi d'expansió i contracció tèrmica del metall. Utilitza una làmina bimetàl·lica com a element sensor de temperatura per controlar el punter. Els bimetalls solen ser reblats amb coure i ferro, amb coure a l'esquerra i ferro a la dreta. Com que l'expansió i la contracció tèrmiques del coure són més evidents que les del ferro, quan la temperatura augmenta, la làmina de coure estira la làmina de ferro per doblegar-la cap a la dreta i el punter es desvia cap a la dreta (assenyalant a alta temperatura). Bimetàl·lic; viceversa. , la temperatura es torna més baixa i el punter es desvia cap a l'esquerra (assenyalant a baixa temperatura) impulsat per la làmina bimetàl·lica.
6. Termòmetre de tub de vidre: el termòmetre de tub de vidre utilitza el principi d'expansió i contracció tèrmica per aconseguir la mesura de la temperatura. Com que el coeficient d'expansió del medi de mesura de la temperatura és diferent del punt d'ebullició i el punt de congelació, els nostres termòmetres de tub de vidre comuns inclouen principalment: termòmetre de querosè, termòmetre de mercuri i termòmetre d'aigua de ploma vermella. Els avantatges són una estructura senzilla, un ús convenient, una alta precisió de mesura i un preu baix. El desavantatge és que els límits superior i inferior i la precisió de la mesura estan limitats per la qualitat del vidre i les propietats del medi de mesura de la temperatura. No es pot teletransportar i és fràgil.
7. Termòmetre de pressió: el termòmetre de pressió utilitza líquid, gas o vapor saturat en un recipient tancat per generar l'expansió de volum o el canvi de pressió com a senyal de mesura després de l'escalfament. La seva estructura bàsica consta de tres parts: bulb de temperatura, tub capil·lar i taula indicadora. Va ser un dels primers mètodes de control de temperatura utilitzats en el procés de producció. Els sistemes de mesura de la temperatura de pressió són encara un mètode de mesura molt utilitzat per a la indicació i el control de la temperatura in situ. Els avantatges dels termòmetres de pressió són: estructura senzilla, alta resistència mecànica, no té por de les vibracions. És barat i no requereix energia externa. Els desavantatges són: el rang de mesura de la temperatura és limitat, generalment -80~400 graus; la pèrdua de calor és gran i el temps de resposta és lent; el sistema de segellat de l'instrument (bombeta tèrmica, capil·lar, tub de molla) està danyat, el manteniment és difícil i s'ha de substituir; la precisió de mesura es veu afectada per la temperatura ambient, la posició d'instal·lació de la bombeta té una gran influència i la precisió és relativament baixa; la distància de transmissió del capil·lar és limitada. El rang de treball normal del termòmetre de pressió ha de ser 1/2--3/4 del rang, i l'instrument de visualització i la bombeta de temperatura han d'estar en posició horitzontal tant com sigui possible. Els cargols de muntatge de boles de temperatura utilitzats durant la instal·lació provocaran pèrdua de temperatura, donant lloc a una temperatura inexacta. El tractament d'aïllament tèrmic s'ha de dur a terme durant la instal·lació i la bombeta calenta ha de funcionar en un entorn lliure de vibracions tant com sigui possible.
8. Termòmetre rotatiu: El termòmetre rotatiu està fet de làmines bimetàl·liques enrotllades. Un extrem del bimetàl·lic està fix i l'altre extrem està connectat al punter. A causa dels diferents graus d'expansió de les dues peces de metall, la peça bimetàl·lica s'enrotlla de manera diferent a diferents temperatures i les agulles apunten a diferents posicions del dial. La temperatura es pot conèixer a partir de la lectura del dial.
9. Termòmetre de semiconductors: el canvi de resistència química dels semiconductors és diferent de la del metall. A mesura que augmenta la temperatura, la seva resistència disminueix i varia més àmpliament. Per tant, un petit canvi de temperatura també pot provocar un canvi significatiu en la resistència. Els termòmetres es fabriquen amb una gran precisió i sovint es coneixen com a sensors de temperatura.
10. Termòmetre de termopar: Un termòmetre de termopar està format per dos metalls diferents connectats a un voltímetre sensible. Els contactes metàl·lics produeixen diferents diferències de potencial a través del metall a diferents temperatures. La diferència de potencial és petita, per la qual cosa es necessita un voltímetre sensible per mesurar-la. La temperatura es pot conèixer a partir de la lectura del voltímetre.
11. Piròmetre òptic: Si la temperatura d'un objecte és prou alta com per emetre molta llum visible, es pot determinar la seva temperatura mesurant la quantitat de radiació tèrmica. Aquest termòmetre és un termòmetre lleuger. Aquest termòmetre està format principalment per un telescopi amb un filtre vermell i un conjunt de circuits amb una bombeta petita, un galvanòmetre i una resistència variable. Abans d'utilitzar, establiu la relació entre la temperatura corresponent a la diferent brillantor del filament i la lectura de l'amperímetre. Quan estigui en ús, apunteu el telescopi a l'objecte a mesurar i ajusteu la resistència de manera que la brillantor de la bombeta sigui la mateixa que la de l'objecte a mesurar. En aquest moment, la temperatura de l'objecte mesurat es pot llegir des del galvanòmetre.
12. Termòmetre de cristall líquid: Els cristalls líquids fets de diferents fórmules tenen diferents temperatures de transició de fase. Quan pateixen un canvi de fase, les seves propietats òptiques també canvien, fent que els cristalls líquids semblin descolorits. Si un tros de paper està recobert amb cristalls líquids amb diferents temperatures de transició de fase, la temperatura es pot conèixer pel canvi de color del cristall líquid. L'avantatge d'aquest termòmetre és que és fàcil de llegir, però l'inconvenient és que no és suficient. Sovint s'utilitza en tancs de peixos ornamentals per mostrar.
