A hőmérséklet mérése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A hőmérséklet mérése"

Róbert Jónás
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 A hőmérséklet mérése

2 Fogalma, mérése 1. A hőmérséklet a levegő fizikai állapotának egyik alapvető termodinamikai jellemzője. 2. Mérését a következő körülmények teszik lehetővé: a. A testek hőmérsékletváltozásai során fellépő fizikai jelenségek: - testek térfogatának megváltozása, - fémek elektromos ellenállásának megváltozása, - a termoelektromosság függése a hőmérséklettől, b. Az egymással érintkező testek hőmérsékletének kiegyenlítése, c. Olyan folyamatok létezése, amelyek mindig ugyanazon a hőmérsékleten mennek végbe (pl. halmazállapot-változások)

A testek hőmérsékletváltozásai során fellépő fizikai jelenségek: - testek térfogatának megváltozása, - fémek elektromos

3 Megfelelő mérőskálát kell felállítanunk, így az számokban is kifejezhető. A ma használatos hőmérsékleti skálának két alappontja van: - az 1 bar (1 atm) légköri nyomáson olvadó jég, - a forrásban levő víz hőmérséklete. A két alappont közötti hőmérsékletet Celsius 100, Réamur 80, Fahrenheit 180 részre osztotta. (Az olvadó jég hőmérsékletét az első kettő 0 -nak, Fahrenheit 32 o nak vette.)

olvadó jég, - a forrásban levő víz hőmérséklete.

4 Gázhőmérők Alapjuk a hőtágulási törvény (Boyle, Mariotte és Gay-Lussac): a gázok igen nagy nyomás és hőmérséklet tartományában azonosan viselkednek, állandó nyomáson minden gázra érvényes. v=v 0 (1+αt) Megalkották a gázhőmérőt és hozzá olyan hőmérsékleti skálát, amely egy anyagcsoporthoz kapcsolódik. Mivel minden gáz -273 o nál magasabb hőfokon válik cseppfolyóssá, ezt választották az abszolút vagy Kelvin-skála nulla pontjául.

v=v 0 (1+αt) Megalkották a gázhőmérőt és hozzá olyan hőmérsékleti skálát, amely egy anyagcsoporthoz

5 A gázhőmérők nagy méretük és bonyolult szerkezetük miatt laboratóriumi műszerek, meteorológiai mérésekre nem használhatók. Mérési pontosságuk alkalmassá teszik őket hitelesítő mérésekre, a hőmérsékletmérés abszolút műszereinek tekintendők.

6 Folyadékhőmérők Ezek a leggyakrabban használt hőmérők. A folyadékok közül bármelyik alkalmas hőtáguláson alapuló hőmérőkészítésre. Az alkalmazott típust a folyadék hőtágulási együtthatója, fagyás- és forráspontja dönti el. Legtöbbször ez: -higany - szerves folyadék (metilalkohol, borszesz).

7 Higanyhőmérők Ezek a legismertebbek, egyben a legegyszerűbb szerkezetűek Egy henger vagy gömb alakú edény hajszálcsőben folytatódik, és ezt úgy töltik meg higannyal, hogy az beleérjen a kapillárisba is. A hőmérsékleti tágulás miatt a higanyoszlop végének felszíne (meniszkusz) a kapillárisban emelkedik, vagy süllyed a hőmérsékletnek megfelelően. A higanyoszlop feletti hajszálcsövet légritkítottá teszik, megakadályozva a Hg oxidálódását. Mérési tartomány: -39 C C

A hőmérsékleti tágulás miatt a higanyoszlop végének felszíne (meniszkusz) a kapillárisban emelkedik, vagy süllyed a

8 Állomáshőmérő Számlapja 0,2 o C-os beosztású, Skálájának hossza az éghajlattól függ, (Közép- Európában 35 o C-tól +45 o -ig terjed) Hibájának a 0,1 o C-ot sem szabad meghaladnia, Az állomáshőmérő a pszichrométer száraz hőmérőjeként is működik.

o -ig terjed) Hibájának a 0,1 o C-ot sem szabad meghaladnia,

9 Fuess-rendszerű maximumhőmérő Egy időszak alatti legmagasabb levegőhőmérséklet meghatározására szolgál (Észlelés naponta kétszer: 6:45 -kor és 18:45 -kor, a napi maximum a magasabb érték). Skálája félfokos beosztású, vízszintes irányú a számozása, és közel vízszintes helyzetben kell használni. Lényeges szerkezeti sajátsága a higanybélbe forrasztott üvegszál, amely benyúlik a kapillárisba is. A megszűkített nyíláson a növekvő hőmérséklet hatására még felmegy a higany, de a csökkenő hőmérséklettel nem tud visszahúzódni, mert a szűkületben a Hg-szál megszakadt, így megőrizve a legmagasabb hőmérsékletet.

Lényeges szerkezeti sajátsága a higanybélbe forrasztott üvegszál, amely benyúlik a kapillárisba is.

10 Talajhőmérők A talaj hőmérsékletének különböző mélységekben való meghatározására szolgálnak, Elhelyezési mélységük alapján csoportosíthatók: - felszíni, - mélységi talajhőmérők.

11 Felszíni talajhőmérők +45 o C-tól -30 o C-ig terjedő méréstartományú, 0,2 C-os beosztású hőmérők, A felszíntől számított 2, 5, 10, 20 cm-es talajrétegek hőmérsékletének meghatározására szolgálnak, Naponta 3-szor kell leolvasni, A merülés mélységét üveggyűrű jelzi, A felszínen maradó vastagabb, és a talajba kerülő vékonyabb rész találkozásánál a hajlásszög 150.

meghatározására szolgálnak, Naponta 3-szor kell leolvasni, A merülés mélységét üveggyűrű

12 Mélységi talajhőmérők: +30 o C-tól 30 o C-ig terjedő méréstartományú, 0,2 C-os beosztású, megnagyobbított Hg-zsákú hőmérők. Fontos a nagy tehetetlenségük: leolvasáskor ne változzon a hőmérő állása. (Lamont-tok, műanyagtok) 50, 100, 150, 200 cm mélységű talajréteg hőmérsékletét naponta egyszer mérik.

Fontos a nagy tehetetlenségük: leolvasáskor ne változzon a hőmérő állása.

13 Szerves folyadékkal töltött hőmérők Előnyük: az alkalmazott folyadékok (metilalkohol, borszesz, petroléter, stb.) olvadáspontja alacsonyabb a Hg-énál. Hátrányuk: 1. A folyadék egy része a gyors lehűlés miatt az üveg falára tapad, így a hőmérő a valóságosnál alacsonyabb értéket mutat. 2. A folyadék a növekvő ill. csökkenő hőmérséklet és nyomás miatt kapcsolatba léphet a felette elhelyezkedő gázzal,néhány tizedfokos hibát okozhat. 3. A folyadékba kevert színezőanyag kiválása miatt a hőmérő a kelleténél magasabbat mutat, ez a meteorológiában alkalmazott hőmérőknél 2 o C is lehet.

A folyadék egy része a gyors lehűlés miatt az üveg falára tapad, így a hőmérő a valóságosnál alacsonyabb értéket mutat. 2.

14 Minimumhőmérő Két észlelés közötti időtartam legalacsonyabb hőmérsékletének meghatározására szolgál. Félfokos beosztású és számlapja vízszintes irányban számozott. A kapillárisban lévő sötét üvegpálcikát mérés előtt az alkohol felszínéhez húzzuk; ha a hőmérséklet csökken, az alkohol meniszkusza a felületi feszültséggel a pálcát magával húzza. A hőmérsékletnövekedés során az alkohol kitágul, így nem képes a pálcát magával húzni.

A kapillárisban lévő sötét üvegpálcikát mérés előtt az alkohol felszínéhez húzzuk; ha a hőmérséklet

15 Hill-féle katatermométer - az emberi test hőmérsékletén levő test felületegységén a légkör be- és kisugárzása, nedvessége és mozgásai révén beálló hőveszteséget méri, - orvosmeteor-i vizsgálatok céljait szolgálja, - csak két beosztása van: 35 és 38 C, - felmelegítik C-ra, majd a mérés helyén megmérik, hogy a folyadékszál a két beosztás közötti utat mennyi idő alatt teszi meg, - formulával számítható a leadott hőmennyiség.

szolgálja, - csak két beosztása van: 35 és 38 C, - felmelegítik 50-80 C-ra, majd a mérés helyén megmérik,

16 Fémhőmérők Ezek működése a fémek különböző mértékű hőtágulásán alapszik. Egy nagy és egy kis hőtágulású fémszalagot összehegesztve kapjuk, az ún. bimetall szalagot. Az ilyen kettős fémszalag a hőmérséklet változásakor meggörbül. A görbület iránya és mértéke a hőmérsékletváltozástól függ, így alkalmas annak mérésére.

17 Termográfok A bimetallt a meteorológiában regisztráló hőmérsékletmérő műszerek szerkesztésére használják. A bimetall görbületét nagyító áttételekkel egy írókarra viszik át, amely egy időbeosztással ellátott papírlapra rajzolja a görbületnek megfelelő hőmérsékletet. Az ilyen műszert hőmérsékletírónak (termográfnak) nevezzük.

A bimetall görbületét nagyító áttételekkel egy írókarra viszik át, amely egy

18 Elektromos hőmérők A hőmérséklet elektromos meghatározására három lehetőség áll rendelkezésre: termoelektromos jelenség, a fémek hőokozta ellenállás-változása, a félvezetők hőokozta ellenállás-változása.

termoelektromos jelenség, a fémek hőokozta

19 Termoelem-hőmérők A hőelem-hőmérők a termoáramok alapján működnek. Két különböző fémszálból* álló áramkörbe galvanométert iktatunk, és a fémszálak végei között hőmérséklet-különbséget hozunk létre. Ekkor a vezetőben áram halad át, és ezt az áramerősséget használjuk a hőmérséklet mérésére. * réz-konstantán (600 C-ig), platina és platina-rhodium ötvözete (1600 C-ig)

között hőmérséklet-különbséget hozunk létre.

20 A termoelem hőmérő előnyei: - biztosítja a hőérzékelő kis hőkapacitását és kis kisugárzási hibáját, - a hőmérsékleti értékek regisztrálása könnyen megoldható, - nehezen hozzáférhető helyen is alkalmazhatók. Hátrányai: - az érzékelő és a leolvasó berendezés közötti távolság korlátozott, - az ún. hidegpontot állandó hőfokon kell tartani.

nehezen hozzáférhető helyen is alkalmazhatók.

21 Ellenállás-hőmérők Működésük alapja, hogy a fémek elektromos ellenállása a hőmérséklettel változik. Ha a huzal ellenállását mérni tudjuk, meghatározhatjuk a huzal hőmérsékletét. Olyan anyagból készült huzalokat alkalmaznak, amelyek a hőmérséklet hatására jelentősen változtatják az ellenállásukat. Előnye: a kis hőtehetetlenség és a távmérés lehetősége. Hátránya: nagy felületük miatt nem minden vizsgálat végezhető el velük.

22 Termisztorok A termisztor elnevezés csak az ún. félvezető ellenállásokra használatos. A termisztorok hőokozta ellenállás-változása kb. egymilliószor nagyobb, mint a fémeké. Előnyei: kis méretük és nagy hőérzékenységük miatt alkalmasak kis kiterjedésű testek, kis légterek hőmérsékletének mérésére és gyors hőváltozások követésére. Hátránya: az ún. instabilitás, melynek oka a termisztor-kristályok szerkezetében rejlik.

23 Lézeres hőmérők A lézersugarat két részre bontják, a nyaláb egyik felét folyadékon, a másikat levegőn bocsátották keresztül, majd a végén újra egyesítették. Az interferencia képből meghatározták a folyadék sűrűségét, amely a hőmérséklettel áll egyértelmű kapcsolatban. A műszert gyors reaktorok hirtelen hőmérsékletváltozásainak megállapítására használják.

Hasonló dokumentumok

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése Méréstechnika Hőmérséklet mérése Hőmérséklet: A hőmérséklet a termikus kölcsönhatáshoz tartozó állapotjelző. A hőmérséklet azt jelzi, hogy egy test hőtartalma milyen szintű. Amennyiben két eltérő hőmérsékletű