ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР Основные понятия. Температурные шкалы. Классификация приборов для измерения температуры из "Автоматические контрольно-измерительные приборы для химических производств" В химических производствах температура является важнейшим параметром, оиределяюш,им течение и конечные результаты химикотехнологических процессов. К особенностям химических производств относится также весьма широкий диапазон изменения температур, подлежащих измерению. Поэтому применяются разнообразные методы измерения и большой ассортимент измерительных приборов. [c.18] Температура тела — это величина, характеризующая степень его нагретости, которая определяется внутренней кинетической энергией теплового движения молекул. Такое понятие о температуре основано на способности более нагретого тела передавать тепло телу, менее нагретому. Температура не находится в прямой зависимости от количества тепла. [c.18] Согласно молекулярно-кинетической теории сообщаемая телу тепловая энергия, вызывающая повышение температуры, преобразуется в энергию движения его молекул. Изменение энергии движения молекул при изменении температуры приводит к тому, что практически все физические свойства вещества оказываются функциями его температуры. Температура не может быть выражена в абсолютных единицах измерений. Она представляет собой безразмерную величину. [c.18] Измерение температуры практически возможно лишь методом сравнения степени нагретости двух тел, причем степень нагретости одного из тел предполагается известной. [c.18] Для сравнения степени нагретости обычно используют изменение какого-либо физического свойства тела, зависящее от температуры и легко поддающееся измерению. [c.18] Чтобы перейти к количественному определению температуры, необходимо прежде всего установить шкалу температур, т. е. выбрать начало отсчета (нуль температурной шкалы) и единицу измерения температурного интервала (градус). [c.18] Температурная шкала представляет собой ряд отметок внутри температурного интервала, ограниченного двумя легко воспроизводимыми постоянными (основными или опорными) точками кипения и плавления химически чистых веществ. За единицу измерения принимается градус температуры, представляющий собой определенную долю температурного интервала. [c.19] Например, можно произвольно принять температуру таяния льда за 0°, температуру кипения воды — за 100°, а интервал между этими температурами разделить на 100 частей. Тогда совокупность точек даст нам температурную шкалу, а сотая доля интервала — градус температуры. [c.19] Многие физические свойства тел изменяются при изменении температуры. Поэтому, казалось бы, что для установления шкалы температур можно выбрать любую физическую величину, характеризующую состояние того или иного тела. Однако выбрать ее не легко, так как она должна однозначно изменяться с изменением температуры, не зависеть от других факторов и сравнительно просто и удобно измеряться. В действительности кет ни одного физического свойства вещества, которое полностью соответствовало бы этим требованиям. Для разметки температурной шкалы чаще всего используют объемное расширение тел при нагревании, а постоянными точками берут температуры кипения воды и таяния льда. На этом принципе основаны температурные шкалы, созданные Ломоносовым, Реомюром и Цельсием. [c.19] Между постоянными точками шкала Реомюра (1730 г.) была разделена на 80 делений, шкала Цельсия (1742 г.) — на 100, шкала Ломоносова на 150 делен-ий. Появившаяся несколько ранее шкала Фаренгейта (1715 г.) была основана на трех опорных точках температуре охлаждающей смеси, состоявшей из толченого льда, нашатыря и поваренной соли, принятой за нуль, температуре таяния льда, обозначенной числом 32° и температуре кипения воды, соответствующей 212°. Термометрической жидкостью у Ломоносова, Цельсия и Фаренгейта служила ртуть, а у Реомюра — смесь спирта с водой определенного соотношения. При построении этих шкал была принята линейная зависимость между видимым расширением жидкости в стеклянной оболочке и температурой, т. е. [c.19] ОНИ выбраны одинаковыми, а во всех промежуточных точках они расходятся. [c.21] С развитием науки и техники возникла необходимость в создании единой температурной шкалы, не связанной с какими-либо частными свойствами термометрического вещества и пригодной в широком интервале температур. Путь к созданию такой шкалы был найден в использовании законов термодинамики. [c.21] Са и — количество тепла, полученное рабочим веществом от нагревателя и отданное холодильнику (для идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно). [c.21] Уравнение (10) является уравнением термодинамической шкалы температур. [c.21] Термодинамическая шкала называется абсолютной, если в ней за нуль принять точку, лежащую на 273,16° ниже точки плавления льда. [c.21] Строго говоря, осуществить шкалу Кельвина невозможно, так как уравнение ее выведено из идеального цикла Карто. Термодинамическая шкала температур совпадает со шкалой газового термометра, заполненного идеальным газом. [c.21] Для того чтобы практически использовать термодинамическую шкалу, ее необходимо связать с реальными измерителями температуры. Такими измерителями явдяются газовые термометры. [c.21] Известно, что некоторые реальные газы (водород, гелий, неон, азот) в широком интервале температур по своим свойствам сравнительно мало отличаются от идеального газа. Так, шкала водородного термометра (с учетом поправки на отклонение свойства реального газа от идеального) представляет собой практическое осуществление абсолютной шкалы температуры. [c.22] Газовым термометром температура может быть измерена либо путем наблюдения за изменением объема газа при постоянном давлении в зависимости от температуры, либо путем измерения давления газа, находящегося при постоянном объеме, что гораздо удобнее. [c.22] Газовые термометры — весьма точные приборы для измерения температур, но работа с ними чрезвычайно сложна, а диапазон измерения температуры относительно узок. Поэтому они не получили широкого практического применения. Поэтому возникла необходимость в разработке такой температурной шкалы, которая практически совпадала бы с термодинамической, одновременно позволяла бы расширить температурный диапазон и отличалась бы удобством и надежностью воспроизведения. Так появилась международная шкала температур. [c.22] Вернуться к основной статье