• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ТЕРМОМЕТРІЯ ЯК РОЗДІЛ ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ

РЕФЕРАТ

на тему

Сучасні досягнення в галузі термометрії

Виконала:

курсант 722 к/в

Терещенко Д. С.

Перевірив:

Викладач кафедри

фізико-математичних дисциплін

Кузьменко О.С.

Кіровоград-2013

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………,……………………………………...3

1.ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТЕРМОМЕТРІЇ…………………...............................6

2.ТЕРМОМЕТРІЯ ЯК РОЗДІЛ ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ……………………8

3.МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ І ТЕМПЕРАТУРНИХ ШКАЛ………………………………………………………………………....8

3.1.Контактні методи………………………………..................................12

3.2.Безконтактні методи………………………………………….............17

4.кЛАСИФІКАЦІЯ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ………………………........................................................26

5.ТЕРМОМЕТРИ .................................................28

5.1. Ртутні термометри;

5.2. Дилатометричні термометри;

5.3. Манометричні термометри;

5.4. Термоелектричні термометри;

5.5. Термометри опору;

5.6. Пірометри.

ВИСНОВКИ.........................................................................................................

БІБЛІОГРАФІЯ.....................................................................................................31

ДОДАТКИ.....................................................................…............................32

Д.1. СХЕМАТИЧНИЙ РОЗРІЗ ВНУТРІШНЬОГО ВУХА…….. 32

Д.2. СХЕМАТИЧНЕ УЯВЛЕННЯ СЛУХОВОГО АПАРАТУ

ЛЮДИНИ……………………………………………………..…33

Д.3. БЛОК-СХЕМА АУДІОМЕТРА БЕКЕШІ………………..…... 34

ВСТУП

Вимірювання температур поряд з вимірами інших величин має досить важливе значення в науці і техніку. Сучасне промислове виробництво неможливе без температурного контролю. Досить звернути увагу на такі галузі промисловості, як чорна і кольорова металургія, хімічна і нафтопереробна промисловість, у багатьох технологічних процесах яких температурний контроль має вирішальне значення.

Першим приладом, призначеним для температурних вимірів, був повітряний термометр, застосований Галілеєм у 1598 р.

У Росії перші кроки в цьому напрямку були зроблені М.В. Ломоносовим (1711-1765 р.), він, розробляючи молекулярно-кінетичну теорію матерії не тільки правильно сформулював поняття абсолютного нуля температурної шкали, але і розробив термометр, оснований на тепловому розширенні рідин.

Д.И. Менделєєв у 1898 р. організував першу теплову лабораторію при Головній Палаті міри і ваги. Д.И. Менделєєвим були проведені перші роботи з термометрії.

Однак у той далекий час не було установ, що займаються спеціально дослідженнями в області температурних вимірів, як не було і заводів, які випускають прилади для виміру температур. Уся діяльність Головної Палати міри і ваги і її філій зводилася в цій області вимірів тільки до перевірки медичних термометрів.

Ці роботи зараз в основному спрямовані на те, щоб забезпечити єдність і точність передачі одиниці виміру температури від еталона до робочого приладу; розширити межі виміру в області низьких і високих температур і підвищити точність виміру; розробити методи й апаратуру для градуювання і перевірок приладів, які вимірюють температури; створити нові методи виміру температур і нові прилади для задоволення потреб промисловості.

Над створенням нових конструкцій приладів для вимірювання температур і дослідженнями в області температурних вимірів працюють у даний час багато науково-дослідних і конструкторських організацій країни.

Важливі метрологічні роботи були виконані по ВНІІМ І.І. Киренковим, А.Н. Гордовим, Ф.З. Алієвою й іншими співробітниками. Це дослідження з визначення температур реперних точок Міжнародної практичної температурної шкали (МПТШ), метрологічні роботи в області оптичної пірометрії, дослідження нових рівноподілкових ртутних термометрів високої точності.

Дослідження, початі в Харківському науково-дослідному інституті метрології (ХГНІІМ) В.В. Кандибою, В.А. Ковалевським, В.Е. Финкельштейном і іншими, завершилися створенням високоточних зразкових оптичних пірометрів і потім перших у світі спектропірометричних компараторів і приладів. Крім того, розроблені в цьому інституті нові методи екстраполяції до високих температур сприяли значному підвищенню точності виміру і розширенню меж виміру в області високих температур.

В області низьких температур роботи, виконані у Всесоюзному науково-дослідному інституті фізико-технічних і радіотехнічних вимірів (ВНІІФТРІ) П.Г. Стрєлковим. А.С. Боровик-Романовим, М.П. Орловою, Д.Н. Астровим і Д.І. Шаревською, завершилися створенням практичної температурної шкали від 10 до 90° С. У процесі цих робіт була створена нова конструкція газового термометра без шкідливого об`єму, що за своєю точністю й інших метрологічних характеристиках значно перевершує всі прилади, які застосовувались раніше.

Підвищення продуктивності виробництва і покращення якості випускної продукції не можливо без належного метрологічного контролю.

Потужний поштовх розвитку вітчизняного приладобудування пов`язаний з прогресом науки і техніки. Поява нових галузей науки дає можливість створювати нові прилади, які в свою чергу, сприяють подальшому розвитку науки.

На протязі декількох століть прилади створювались і вдосконалювалися силами вчених, винахідників різних областей науки і техніки. Однак, не дивлячись на значний внесок вчених в галузь створення нових приладів задовольняються, головним чином, імпортом.

Бурхливий розвиток промисловості і науково-дослідних структур країни вимагало розширення виробництва приладів, апаратів, пристосувань і інструментів.

Для правильної експлуатації приладів і апаратів в країні були створені і організовані навчальні заклади з інших приладобудівних спеціальностей. Одним з основних для цих спеціальностей являється курс загальних елементів приладів, перетворювачів а апаратів.

Для побудови схем автоматичного контролю і управління використовуються різні типи елементів, так звані проміжні реле, які мають групу контактів замкнутих, розімкнених і переключальних.

За принципом дії вони класифікуються як неелектромагнітні, поляризовані і електронні, а за родом живлення електричним струмом котушок індуктивності – постійного і змінного струмів. Реле різного типу властиві два положення: при відсутності напруги на котушці індуктивності – незбуджений стан і при передачі напруги – збуджений стан, а при переході із одного стану в інший відбувається зміна контактних груп, тобто включається або виключається.

Вітчизняна промисловість випускає широкий ряд реле необхідних для застосування їх в приладобудуванні.

Індустріалізація сільського господарства встановленням біологічного, агрохімічного і технологічного контролю виробництва на всіх його етапах.

При цьому найважливіше значення мають засоби контролю і вимірювання параметрів виробництва, без яких неможливо управляти якістю виробленої продукції.

Роль вимірювальних засобів зростає при створенні автоматизованих виробництв, в тому числі і на тваринницьких комплексах.

Правильність проведених приладами вимірювань і регулювання взаємодій багато в чому залежить від якості і монтажу, технічного обслуговування, а також від кваліфікації слюсарів і монтажників з автоматики.

1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТЕРМОМЕТРІЇ

До винаходу такого буденного і простого для нашого повсякденного життя вимірювального приладу як термометр про тепловий стан люди могли судити тільки по своїм безпосереднім відчуттям: тепло або прохолодно, гаряче або холодно.

Історія термодинаміки почалася, коли в 1592 році Галілео Галілей створив перший прилад для спостережень за змінами температури, назвавши його термоскопом. Термоскоп представляв собою невеликий скляна кулька з припаяної скляною трубкою. Кулька нагрівали, а кінець трубки опускали у воду. Коли кулька охолоджувався, тиск у ньому зменшувався, і вода в трубці під дією атмосферного тиску піднімалася на певну висоту вгору. При потеплінні рівень води в трубки опускався вниз. Недоліком приладу було те, що по ньому можна було судити тільки про відносну ступеню нагріву чи охолодження тіла, так як шкали у нього ще не було.

Пізніше флорентійські вчені вдосконалили термоскоп Галілея, додавши до нього шкалу з намистин і відкачавши з кульки повітря.

У 17 столітті повітряний термоскоп був перетворений в спиртовій флорентійським ученим Торрічеллі. Прилад був перевернутий кулькою вниз, посудину з водою видалили, а в трубку налили спирт. Дія приладу грунтувалося на розширенні спирту при нагріванні, - тепер свідчення не залежали від атмосферного тиску. Це був один з перших рідинних термометрів.

На той момент показання приладів ще не узгоджувалися один з одним, оскільки ніякої конкретної системи при градуюванні шкал не враховувалося. У 1694 році Карло Ренальдіні запропонував прийняти в якості двох крайніх точок температуру танення льоду і температуру кипіння води.

У 1714 році Д. Г. Фаренгейт виготовив ртутний термометр. На шкалі він позначив три фіксовані точки: нижня, 32 ° F - температура замерзання сольового розчину, 96 ° - температура тіла людини, верхня 212 ° F - температура кипіння води. Термометром Фаренгейта користувалися в англомовних країнах аж до 70-х років 20 століття, а в США користуються і досі.

Ще одна шкала була запропонована французьким вченим Реомюром в 1730 році. Він робив досліди зі спиртовим термометром і прийшов до висновку, що шкала може бути побудована відповідно до тепловим розширенням спирту. Встановивши, що застосовуваний ним спирт, змішаний з водою в пропорції 5:1, розширюється відносно 1000:1080 при зміні температури від точки замерзання до точки кипіння води, вчений запропонував використовувати шкалу від 0 до 80 градусів. Прийнявши за 0 ° температуру танення льоду, а за 80 ° температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску.

У 1742 році шведський вчений Андрес Цельсій запропонував шкалу для ртутного термометра, в якій проміжок між крайніми точками був розділений на 100 градусів. При цьому спочатку температура кипіння води була позначена як 0 °, а температура танення льоду як 100 °. Однак у такому вигляді шкала виявилася не дуже зручною, і пізніше астрономом М. Штремером і ботаніком К. Ліннеєм було прийнято рішення поміняти крайні точки місцями.

М. В. Ломоносовим був запропонований рідинний термометр, що має шкалу з 150 поділками від точки плавлення льоду до точки кипіння води. І. Г. Ламберту належить створення повітряного термометра зі шкалою 375 °, де за один градус приймалася одна тисячна частина розширення об'єму повітря. Були також спроби створити термометр на основі розширення твердих тіл. Так в 1747 голландець П. Мушенбруг використовував розширення залізного бруска для вимірювання температури плавлення ряду металів.

До кінця 18 століття кількість різних температурних шкал значно збільшилася. За даними «Пілометріі» Ламберта на той момент їх налічувалося 19.

Температурні шкали, про які йшла мова вище, відрізняє те, що точка відліку для них була обрана довільно. На початку 19 століття англійським ученим лордом Кельвіном була запропонована абсолютна термодинамічна шкала. Одночасно Кельвін обгрунтував поняття абсолютного нуля, позначивши ним температуру, при якій припиняється тепловий рух молекул. За Цельсієм це -273,15 ° С.

Така основна історія виникнення термометра і термометричних шкал. На сьогоднішній день використовуються термометри зі шкалою Цельсія, Фаренгейта (у США), а також зі шкалою Кельвіна в наукових дослідженнях. В даний час температуру вимірюють за допомогою приладів, дія яких заснована на різних термометричних властивості рідин, газів і твердих тіл. І якщо в 18 столітті був справжній «бум» відкриттів в області систем вимірювання температури, то з минулого століття розпочалася нова пора відкриттів в області способів вимірювання температури. Сьогодні існує безліч пристроїв, застосовуваних у промисловості, в побуті, в наукових дослідженнях - термометри розширення і термометри манометричні, термоелектричні і термометри опору, а також пірометричні термометри, що дозволяють вимірювати температуру безконтактним способом.

ТЕРМОМЕТРІЯ ЯК РОЗДІЛ ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ

Термометрія (грец. therme теплота, жар + metreo міряти, вимірювати) — розділ прикладної фізики, що вивчає методи вимірювання температури, способи складання й градуювання температурних шкал. Термометрія є також розділом метрології, в її завдання входить забезпечення єдності і точності температурних вимірів: встановлення температурних шкал, створення еталонів, розробка методик градуювання та повірки приладів для вимірювання температури.

3. МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ І ТЕМПЕРАТУРНИХ ШКАЛ

Виміряти температуру якого-небудь тіла безпосередньо, тобто так, як вимірюють інші фізичні величини, наприклад довжину, масу, об’єм або час, не представляється можливим, тому що в природі не існує еталона або зразка одиниці цієї величини. Тому визначення температури речовини роблять за допомогою спостереження за зміною фізичних властивостей іншого, так називаного термометричної речовини, яке наведе в зіткнення з нагрітим тілом, вступає з ним через якийсь час у теплову рівновагу. Такий метод вимірювання дає не абсолютне значення температури нагрітого середовища, а лише різницю щодо вихідної температури робочої речовини, умовно прийнятої за нуль.

Внаслідок зміни при нагріванні внутрішньої енергії речовини практично всі фізичні властивості останнього в більшому або меншому ступені залежать від температури, але для її вимірювання вибираються по можливості ті з них, які однозначно міняються зі зміною температури, не піддані впливу інших факторів і порівняно легко піддаються вимірюванням. Цим вимогам найбільше повно відповідають такі властивості робочих речовин, як об'ємне розширення, зміна тиску в замкнутому об’ємі, зміна електричного опору, виникнення термоелектрорушійної сили і інтенсивність випромінювання, покладені в основу улаштування приладів для вимірювання температури.

Зміна агрегатного стану хімічно чистої речовини (плавлення або затвердіння, кипіння або конденсація), як відомо, протікає при постійній температурі, значення якої визначається складом речовини, характером її агрегатної зміни і тиском. Значення цих відтворених температур рівноваги між твердою і рідкою або рідкою і газоподібною фазами різних речовин при нормальному атмосферному тиску, рівному 101325 Па (760 мм рт. ст.), називаються реперними точками.

Якщо прийняти як основу інтервал температур між реперними точками плавлення льоду і кипіння води, позначивши їх відповідно 0 і 100, у межах цих температур виміряти об'ємне розширення якої-небудь робочої речовини, наприклад ртуті, що перебуває у вузькій циліндричній скляній посудині, і розділити на 100 рівних частин зміну висоти її стовпа, то в результаті буде побудована так називана температурна шкала.

Для вимірювання температури, що лежить вище або нижче обраних значень реперних точок, отримані поділення наносять на шкалі і за межами відміток 0 і 100. Поділки температурної шкали називаються градусами.

При побудові зазначеної температурної шкали була довільно прийнята пропорційна залежність об'ємного розширення ртуті від температури, що, однак, не відповідає дійсності, особливо при температурах вище 100 градусів. Тому за допомогою такої шкали можна точно виміряти температуру тільки у двох вихідних точках 0 і 100 градусів, тоді як результати вимірювання у всьому іншому діапазоні шкали будуть неточні. Те ж явище спостерігалося б і при побудові температурної шкали з використанням інших фізичних властивостей робочої речовини, таких, як зміна електричного опору провідника, збудження термоелектрорушійної сили і т.п.

Користуючись другим законом термодинаміки, англійський фізик Кельвін в 1848 р. запропонував дуже точну і рівномірну, що не залежить від властивостей робочої речовини шкалу, яка отримала назву термодинамічної температурної шкали (шкали Кельвіна). Остання заснована на рівнянні термодинаміки для оборотного процесу (циклу Карно).

Термодинамічна температурна шкала починається з абсолютного нуля і у цей час є основною. Одиниці термодинамічної температури позначаються знаком К (кельвін), а умовне значення її буквою Т.

На Генеральній конференції по мірах і вагам Міжнародний комітет мір і ваг прийняв нову практичну температурну шкалу 1968 р. (МПТШ-68), градуси якої позначаються знаком °С (градус Цельсія), а умовне значення температури - буквою I. Для цієї шкали градус Цельсія дорівнює градусу Кельвіна.

Крім Міжнародної практичної температурної шкали існує ще шкала Фаренгейта, запропонована в 1715 р. Шкала побудована шляхом поділення інтервалу між реперними точками плавлення льоду і кипіння води на 180 рівних частин (градусів), позначуваних знаком °Ф. По цій шкалі точка плавлення льоду дорівнює 32, а кипіння води 212°Ф.

Для перерахування температури, вираженої в Кельвінах або градусах Фаренгейта, у градуси Цельсія користуються рівнянням

і⁰С = Т К-273,15 = 0,556 (п°Ф - 32), (4.1)

де п — число градусів по шкалі Фаренгейта.

Читайте також:

1. IV розділ. Сегментація ринку та вибір цільового сегменту
2. IІI розділ. Аналіз стану маркетингового середовища підприємства
3. V розділ. Товарна політика підприємства
4. VI розділ. Маркетингова цінова політика
5. VII розділ. Маркетингові рішення з розподілу та збуту товару
6. VIII розділ. Маркетингова політика комунікацій
7. VІII. Основи молекулярної фізики і термодинаміки
8. А) Роздільне складання таблиць (За підручником Богдановича М.В.)
9. Аварійно-рятувальні підрозділи Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту, їх призначення і склад.
10. Актив і пасив балансу складаються також з певних розділів.
11. Активи, що реалізуються повільно (А3) – це статті 2-го розділу активу балансу, які включають запаси та інші оборотні активи (рядки 100 до 140 включно, а також рядок 250).
12. Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики.

Переглядів: 2023