Измерение температуры

редактировать
Запись температуры Даниэль Габриэль Фаренгейт, основоположник эры точной термометрии. Он изобрел ртутный термометр (первый практичный, точный термометр ) и шкалу Фаренгейта (первая стандартизованная температурная шкала, получившая широкое распространение). Медицинский / клинический термометр, показывающий температуру 38,7 ° C.

Измерение температуры (также известное как термометрия ) описывает процесс измерения текущей локальной температуры для немедленной или последующей оценки. Наборы данных, состоящие из повторяющихся стандартизированных измерений, можно использовать для оценки тенденций изменения температуры.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Технологии
    • 2.1 Неинвазивная термометрия
  • 3 Температура воздуха на поверхности
  • 4 Сравнение температурных шкал
  • 5 Стандарты
    • 5.1 США (ASME) Стандарты
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

История

Попытки стандартизированного измерения температуры до 17 века были в лучшем случае грубыми. Например, в 170 г. н.э. врач Клавдий Гален смешал равные части льда и кипящей воды, чтобы создать «нейтральный» температурный стандарт. Современная научная область берет свое начало в работах флорентийских ученых 1600-х годов, включая создание устройств Галилеем, способных измерять относительное изменение температуры, но также подверженных влиянию изменений атмосферного давления. Эти ранние устройства назывались термоскопами. Первый герметичный термометр был построен в 1654 году великим князем Тоскани, Фердинандом II. Разработка сегодняшних термометров и температурных шкал началась в начале 18 века, когда Габриэль Фаренгейт произвел ртутный термометр и шкалу, обе разработан Оле Кристенсен Рёмер. Шкала Фаренгейта все еще используется вместе со шкалами Цельсия и Кельвина.

Технологии

Для измерения температуры было разработано множество методов. Большинство из них основаны на измерении некоторых физических свойств рабочего материала, которые зависят от температуры. Одним из наиболее распространенных устройств для измерения температуры является стеклянный термометр . Он представляет собой стеклянную трубку, заполненную ртутью или другой жидкостью, которая действует как рабочая жидкость. Повышение температуры вызывает расширение жидкости, поэтому температуру можно определить путем измерения объема жидкости. Такие термометры обычно калибруются так, чтобы можно было считывать температуру, просто наблюдая за уровнем жидкости в термометре. Другой тип термометра, который на практике мало используется, но важен с теоретической точки зрения, - это газовый термометр.

.. Другие важные устройства для измерения температуры включают:

Должен быть Будьте внимательны при измерении температуры и убедитесь, что температура измерительного прибора (термометра, термопары и т. отличается от фактической температуры системы. В таком случае измеренная температура будет варьироваться не только в зависимости от температуры системы, но также и от ее теплопередающих свойств.

Какой тепловой комфорт для людей, животных и пла Этот опыт относится не только к температуре, указанной на стеклянном термометре. Относительная влажность окружающего воздуха может вызвать более или менее охлаждение за счет испарения. Измерение температуры по влажному термометру нормализует этот эффект влажности. Средняя температура излучения также может влиять на тепловой комфорт. Коэффициент охлаждения ветром делает погоду в ветреную погоду более холодной, чем в безветренную, даже если стеклянный термометр показывает ту же температуру. Воздушный поток увеличивает скорость передачи тепла от тела или к телу, что приводит к большему изменению температуры тела при той же температуре окружающей среды.

Теоретической основой для термометров является нулевой закон термодинамики, который постулирует, что если у вас есть три тела, A, B и C, если A и B имеют одинаковую температуру, а B и C имеют одинаковую температуру, тогда A и C имеют одинаковую температуру. Б, конечно же, градусник.

Практической основой термометрии является наличие ячеек с тройной точкой. Тройные точки - это такие условия давления, объема и температуры, при которых одновременно присутствуют три фазы , например твердая, паровая и жидкая. Для одиночного компонента в тройной точке нет степеней свободы, и любое изменение трех переменных приводит к исчезновению одной или нескольких фаз в ячейке. Следовательно, ячейки тройной точки могут использоваться в качестве универсальных эталонов для температуры и давления (см. правило фаз Гиббса ).

При некоторых условиях становится возможным измерить температуру путем прямого использования закона излучения черного тела Планка. Например, температура космического микроволнового фона была измерена из спектра фотонов, наблюдаемых с помощью спутниковых наблюдений, таких как WMAP. При исследовании кварк-глюонной плазмы через столкновения тяжелых ионов иногда служат термометром.

Неинвазивная термометрия

В течение последних десятилетий было разработано много термометрических методов. Наиболее перспективные и широко распространенные неинвазивные термометрические методы в контексте биотехнологий основаны на анализе изображений магнитного резонанса, изображений компьютерной томографии и эхотомографии. Эти методы позволяют контролировать температуру в тканях без введения чувствительного элемента. В области реактивных потоков (например, горение, плазма), лазерно-индуцированная флуоресценция (LIF), CARS и лазерная абсорбционная спектроскопия используются для измерения температуры внутри двигателей, газовых турбин, ударных труб, реакторов синтеза и т. Д. К числу таких основанных на оптике методов относятся быстрые измерения (вплоть до наносекундных временных масштабов), несмотря на способность не беспокоить объект измерения (например, пламя, нагретые ударом газы).

Температура приземного воздуха

Температура воздуха у поверхности Земли измеряется в метеорологических обсерваториях и метеостанциях, обычно с помощью термометров, размещенных в укрытиях, таких как Экран Стивенсона, стандартное хорошо вентилируемое убежище для инструментов, выкрашенное в белый цвет. Термометры следует устанавливать на высоте 1,25–2 м над землей. Детали этой установки определены Всемирной метеорологической организацией (ВМО).

Истинное среднесуточное значение может быть получено с помощью постоянно записывающего термографа. Обычно это приближается к среднему значению дискретных показаний (например, 24-часовым показаниям, четырем 6-часовым показаниям и т. Д.) Или среднему значению дневных минимальных и максимальных показаний (хотя последнее может привести к средней температуре до 1 ° C. холоднее или теплее истинного среднего значения, в зависимости от времени наблюдения).

средняя температура приземного воздуха в мире составляет около 14 ° C.

Сравнение температурных шкал

Сравнение температурных шкал
КомментарийКельвин. KЦельсий. ° CФаренгейт. ° FРенкин. ° Ra (° R)Делайл. ° D ¹Ньютон. ° NРеомюр. ° R (° Ré, ° Re) ¹Rømer. ° Rø (° R) ¹
Абсолютный ноль 0-273,15-459,670559,725−90,14−218,52−135,90
Самая низкая зарегистрированная естественная температура на Земле. (Восток, Антарктида - 21 июля 1983 г.)184-89-128331284-29−71−39
«переходная» температура Цельсия / Фаренгейта233,15−40-40419,67210–13,2–32–13,5
Лед / соль Фаренгейта255,37−17,780459,67176,67−5,87−14,22−1,83
Вода замерзает ( при стандартном давлении )273,15032491,67150007,5
Средняя температура поверхности на Земле28714575171294,61215,4
Средняя температура тела человека ²310,0 ± 0,736,8 ± 0,798,2 ± 1,3557,9 ± 1,394,8 ± 1,112,1 ± 0,229,4 ± 0,626,8 ± 0,4
Самая высокая зарегистрированная температура поверхности на Земле. (Furnace Creek, США - 10 июля 1913 г.)329,856,7134593,765,018,745,337,3
Вода кипит (при стандартном давлении )373,151002126720338060
Газ пламя ~ 1773~ 1500~ 2732
Титан плавится1941166830343494−23525501334883
поверхность Солнца 58005526998010440−8140182344212909

.

Стандарты

The A Американское общество инженеров-механиков (ASME) разработало два отдельных и разных стандарта по измерению температуры: B40.200 и PTC 19.3. B40.200 содержит инструкции для биметаллических термометров с заполненной системой и стеклянных жидкостных термометров. Он также содержит рекомендации для защитных гильз. PTC 19.3 предоставляет рекомендации по измерению температуры, связанные с кодами проверки производительности, с особым акцентом на основные источники ошибок измерения и методы их устранения.

Стандарты США (ASME)

  • B40.200-2008: Термометры, прямое считывание и дистанционное считывание.
  • PTC 19.3-1974 (R2004): Код проверки производительности для измерения температуры.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-09 12:57:19
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте