Термометр - це прилад, який використовується для вимірювання температури. Під час вивчення фізики в 8 класі Ви познайомитеся з основними принципами його роботи і пристроєм. Знання про цей прилад важливо не тільки для розуміння фізичних процесів, але і для використання його в повсякденному житті.
Принцип роботи термометра заснований на явищі термометричного розширення речовини. Усередині термометра знаходиться рідина або газ, які змінюють свою об'ємну величину в залежності від зміни температури. Ці зміни відображаються на шкалі приладу.
Важливими компонентами термометра є: термометричний елемент, кожух, шкала і приєднувальний шланг. Термометричний елемент містить речовину, термічне розширення якої ми хочемо виміряти, наприклад, спирт, ртуть або аміак. Кожух захищає термометр від зовнішнього впливу і запобігає витоку рідини або газу. Шкала, що знаходиться поруч з термометром, дозволяє нам визначити точне значення температури, яку ми вимірюємо. Приєднувальний шланг забезпечує зв'язок між термометричним елементом і шкалою, дозволяючи теплу передаватися від вимірюваного об'єкта до термометричного елементу.
Принципи роботи термометра
Основним компонентом термометра є термометричний елемент, який складається з речовини, що володіє властивістю змінювати свої розміри в залежності від температури. Найбільш часто використовується спирт, ртуть або газ. Коли термометричний елемент нагрівається або охолоджується, його розмір змінюється, що дозволяє визначити поточну температуру.
Для вимірювання зміни розмірів термометричного елемента використовується шкала, яка може бути представлена в цельсіях або фаренгейтах. Шкала термометра має точки, які називаються мітками температури, які допомагають визначити поточне значення.
Одним з принципів роботи термометра є перетворення теплової енергії в механічну енергію. Коли речовина нагрівається, її молекули починають рухатися швидше, що призводить до збільшення сили, з якою вони взаємодіють. Ця сила може бути виміряна і перетворена в Числове значення температури.
Термометри можуть бути різних типів, таких як ртутні термометри, цифрові термометри та інфрачервоні термометри. Кожен тип має свої переваги і недоліки, але всі вони засновані на тих же принципах роботи.
Термометри є важливим інструментом у багатьох галузях, включаючи науку, медицину, погоду та виробництво. Їх точні вимірювання дозволяють контролювати і регулювати температуру в різних процесах і ситуаціях.
Вимірювання температури
Основний компонент термометра-це термочутливий елемент, який реагує на зміну температури і дає відповідний сигнал. Найбільш поширеним термочутливим елементом є ртуть або спирт.
Ядро роботи термометра полягає в тому, що при зміні температури термочутливий елемент змінює свої фізичні властивості, наприклад, обсяг, тиск або опір. Ця зміна потім вимірюється і перетворюється в відображену на шкалі температуру.
Термометри можуть мати різні шкали вимірювання, найпоширенішими з яких є шкали Цельсія, Фаренгейта та Кельвіна. Залежно від типу термометра і області застосування, вони можуть мати різні діапазони вимірювання.
При проведенні вимірювань температури необхідно враховувати фактори, які можуть вплинути на точність результатів. Для цього термометри повинні бути калібровані і кориговані при необхідності. Крім того, при вимірюванні слід врахувати вплив навколишнього середовища і забезпечити стійкість і рівновагу термометра.
Вимірювання температури є важливим завданням у науці, техніці та медицині. Воно дозволяє контролювати і регулювати процеси, визначати стан і властивості речовин, а також діагностувати захворювання і моніторити пацієнтів.
Термоелементи та термопари
Принцип роботи термопари заснований на явищі термоелектричного ефекту. Коли метали різного складу піддаються різниці температур, в них виникає електрична напруга. Цю напругу можна виміряти за допомогою вольтметра і визначити температуру.
| Матеріал 1 | Матеріал 2 | Температура вимірювання |
|---|---|---|
| Нікель | Хром | від -200 до 1100 °C |
| Залізо | Константан | від -200 до 1000 ° C |
| Платина | Родій | від -200 до 1700 °C |
Особливістю роботи термопари є залежність створюваного напруги від різниці температур. Для точного вимірювання температури необхідно знати характеристики термоелементів і використовувати відповідну формулу для розрахунку. Важливо також забезпечити правильну екранування термопари, щоб запобігти паразитні ефекти і знизити помилку вимірювань.
З'єднання і установка термоелементів
Для з'єднання термоелемента з вимірювальним приладом використовується спеціальний Провідник або кабель. Провідник складається з двох жил - одна з них підключена до одного металу термоелемента, а інша - до іншого металу. Це створює ланцюг, в якій протікає струм, що залежить від різниці температур між точкою з'єднання металів термоелемента і точкою, де відбувається вимір.
Більшість термоелементів мають спеціальні роз'єми або контакти для з'єднання з вимірювальним приладом. Важливо правильно підключити Провідник до відповідних контактів, щоб вимірювання були точними. Зазвичай на провіднику є позначення (наприклад, "P" і "N"), які вказують на позитивний і негативний контакти термоелемента.
При установці термоелемента необхідно враховувати його розташування і навколишнє середовище. Термоелемент повинен бути фізично зафіксований в місці вимірювання температури, щоб уникнути прослизання або відхилень. Також важливо врахувати фактори, які можуть вплинути на точність вимірювань, наприклад, теплопровідність навколишнього середовища або наявність інших джерел тепла.
Термовольтметр
Основні компоненти термовольтметра:
- Спайкова пара: два різних металу, таких як залізо і константан, з'єднані в одному кінці, утворюючи спайкову пару.
- Робочий провідник: спайкова пара служить як робочий провідник, через який протікає струм.
- Вольтметр: для вимірювання різниці потенціалів в термовольтметрі використовується вольтметр.
Коли температура по обидва кінці термовольтметра дорівнює, різниця потенціалів буде дорівнює нулю, і вольтметр покаже нуль. Однак, при різній температурі по обох кінцях термовольтметра, різниця потенціалів зміниться, що дозволяє вимірювати температуру.