Căldură Krugosvet enciclopedie

Funcționarea instrumentului pentru măsurarea temperaturii sunt diferite fenomene fizice asociate cu schimbarea energiei termice a substanței, - modificările rezistenței electrice, volumului, presiune, caracteristicile radiative, proprietățile termoelectrice. Unul dintre instrumentele cele mai simple și familiare pentru măsurarea temperaturii - termometru de sticlă cu mercur este prezentat în Fig. 3, precum și. Bila de mercur din partea de jos a termometrului aranjate în mediu sau este presat subiectului, care doresc să se măsoare temperatura, și în funcție de bec primește căldură sau dă, mercurul dilată sau se contractă și coloana sa este ridicată sau coborâtă în capilar. În cazul în care termometrul este gradat în avans și echipat cu o scală, este posibil să se identifice în mod direct temperatura corpului.

Un alt dispozitiv, a cărui acțiune se bazează pe dilatare termică, - un termometru bimetalic prezentat în Fig. 3b. Elementul său principal - lamina spirală a două metale sudate cu coeficienți diferiți de dilatare termică. Când este încălzit, unul dintre metalul se extinde mai puternic decât celelalte răsucește în spirală și se rotește săgeata de pe scală. Astfel de dispozitive sunt adesea utilizate pentru măsurarea temperaturii aerului în incinta și în aer liber, dar acestea nu sunt adecvate pentru determinarea temperaturii locale.

Temperatura locală este de obicei măsurată cu un termocuplu format din două fire de metale diferite, sudate la un capăt (Fig. 4a). Atunci când încălzirea un astfel de nod de la capetele libere ale firelor se produce CEM este de obicei mai multe milivolți. Termocuplele sunt realizate din diferite perechi de metal: fier și constantan, cupru și constantan, Chromel și alumel. emf termică a acestora variază substanțial liniar cu temperatură într-un interval larg de temperatură.

Și alt cunoscut efectul termoelectric - dependența rezistenței materialului conductor de temperatură. Ea stă la baza funcționării termometre rezistenței electrice, dintre care unul este prezentat în Fig. 4b. Element de temperatură rezistență mică detecție (termocuplu) - de obicei, o bobină de sârmă subțire - în comparație cu calibrarea rezistența rezistorului variabilă utilizând o punte Wheatstone. Dispozitivul de ieșire poate fi un gradat direct în grade.

Pentru a măsura temperatura corpurilor incandescente, emițătoare de lumină vizibilă folosind pirometre optice. Într-un exemplu de realizare a acestui dispozitiv lumina emisă de organism, în comparație cu emisia de lămpi cu incandescență cu incandescență plasate în planul focal al binoclului prin care se uită la corpul radiant. Curentul electric încălzește lămpile cu incandescență, pentru a schimba până prin compararea vizuală a filamentului strălucire, și nu corpul se constată că echilibrul termic stabilit între ele. dispozitiv poate fi o scală gradată direct în unități de temperatură.

Progrese tehnice in ultimii ani au permis de a crea un nou senzori de temperatură. De exemplu, în cazurile în care este necesară o sensibilitate deosebit de mare, în loc de un termocuplu sau un termometru cu rezistență cu ajutorul unui dispozitiv semiconductor convențional - un termistor. Ca termocupluri utilizate se schimbă, de asemenea, starea de fază a coloranților și cristale lichide, în special în acele cazuri când temperatura suprafața corpului variază într-o gamă largă. În final, termografia în infraroșu este utilizat, care primesc imaginea în infraroșu a obiectului în culori arbitrare, în cazul în care fiecare culoare corespunde unei anumite temperaturi. Această metodă de măsurare a temperaturii este cel mai des utilizat - de la diagnostic medical pentru a verifica izolarea spațiilor. A se vedea, de asemenea, SOLID STATE FIZICĂ .; Cristalele lichide.

Măsurarea cantității de căldură.

Energia termică (cantitatea de căldură) a corpului poate fi măsurată direct prin intermediul așa-numitei calorimetru; o versiune simplă a unui astfel de dispozitiv este prezentat în Fig. 5. Acest lucru este izolat cu grijă vas închis prevăzut cu mijloace pentru măsurarea temperaturii umplut în interior și, uneori, cu un lichid de lucru cu proprietăți cunoscute, cum ar fi apa. Pentru a măsura cantitatea de căldură într-un corp mic încălzit, acesta este plasat într-un calorimetru și așteaptă ca sistemul să intre în echilibru termic. Cantitatea de căldură transferată calorimetru (mai precis, umpluturii apa) este determinată pentru a ridica temperatura apei.

Cantitatea de căldură eliberată într-o reacție chimică, cum ar fi arderea, poate fi măsurată prin plasarea în calorimetrului mici „bombă“. „Bomba“ sunt o probă care a rezumat firele electrice la aprindere și cantitatea adecvată de oxigen. După ce proba este ars complet și se stabilește echilibrul termic, se determină cât de mult a crescut temperatura calorimetrului, și, prin urmare - cantitatea de căldură eliberată. A se vedea. De asemenea, calorimetrie.

Unități de căldură.

Căldura este o formă de energie și, prin urmare, ar trebui să fie măsurate în unități de energie. În unitate SI internațională de energie este joule (J). Este de asemenea posibil utilizarea de non-unități SI cantitate de caldura - calorii: calorii internaționale este egal cu 4.1868 J și calorii termochimice - 4.1840 J. Laboratoarele străine Rezultatele cercetării sunt adesea exprimate folosind așa-numitul. . Calorii 15 grade egale cu 4,1855 J învechirea unitate non-sistemică britanic termică (BTU) = 1,055 J BTEsredn.

surse de căldură.

Sursele majore de căldură sunt diferite procese de conversie a energiei reacțiile nucleare chimice și, precum și. Exemple de reacții chimice sunt de ardere de degajare a căldurii și separarea componentelor alimentare. Aproape toată căldura primită de Pământ, este asigurată de reacții nucleare în interiorul soarelui. Omenirea a învățat să primească căldură prin intermediul proceselor de fisiune nucleară controlată, iar acum încearcă să folosească aceeași reacție scop de fuziune. Căldura poate fi transformată în alte forme de energie, cum ar fi lucrul mecanic și energia electrică. Este important să ne amintim că energia termică (la fel ca oricare alta) pot fi convertite numai într-o altă formă, dar nu se poate obține nici „din nimic“, nici distrusă. Acesta este unul dintre principiile de bază ale științei, numite termodinamicii.