Термометры хорошо знакомы практически каждому человеку как средства, которые дают информацию о температурном режиме в той или иной среде. Несмотря на простоту выполняемой задачи, производители выпускают данный прибор в разных вариациях, отличающихся конструкционным устройством и рабочими характеристиками.
Современный термометр - это эргономичный измерительный аппарат, который в удобном для пользователя виде представляет климатические показатели целевой среды. По крайней мере, к такому восприятию своей продукции стремятся разработчики данного прибора.
Общие сведения о термометрах
Внешне большинство измерительных средств этого типа представляет собой небольшие приборы, начинка которых ориентирована на фиксацию определенного рода колебаний чувствительного элемента. Классический пример - это продолговатая трубка с жидкостью, заключенная в стеклянный корпус. В народе ее называют градусником. Он может использоваться и в медицинских целях, и для отслеживания уличной температуры. В данном случае принцип измерения основан на способности жидкости расширяться под влиянием тепла. Пользуется популярностью и Это тоже компактное устройство, которое фиксирует показатели температуры за счет чувствительного элемента в виде датчика. Такие модели проигрывают ртутным аналогам по причине высокой степени погрешности, но зато они полностью безопасны и удобны в эксплуатации.
Классификации термометров
Существует множество параметров, по которым разделяются термометры, и указанные выше представители этой группы измерительных приборов иллюстрируют лишь два примера их исполнения. Одной из основных классификаций является разделение по рабочей среде. На рынке можно найти термометры, ориентированные на произведение замера в воздухе, почве, воде, живом теле и т. д. По принципу работы чувствительного элемента можно выделить традиционные жидкостные, электронные, газовые и механические приборы. К более современным относятся инфракрасные, цифровые и оптические устройства. Важно не забывать, что измерительный прибор должен не только фиксировать значения определенным способом, но и предоставлять их в том или ином виде. В этом смысле термометр - это аппарат, который отражает показатели в виде шкалы или с помощью электронного дисплея. Цифровые модели постепенно вытесняют аналоги с механическим способом представления данных, но они проигрывают в плане точности показаний.
Термометры для воды
Такие модели называются аквариумными термометрами, с помощью них пользователь может оценивать температурный режим в водной среде. Аппараты этого типа представляют в двух исполнениях. Более распространенный термометр для воды - это прибор жидкостного типа, в котором функцию индикатора выполняет спирт вместо ртути. Так как техника замера предполагает погружение в средние слои воды, опасные токсические вещества в жидкостных моделях не используются.
Второй вариант водных термометров представляет собой накладной клеящийся аппарат. То есть его не погружают непосредственно в среду, а фиксируют на стенке резервуара. Принцип замера основывается на свойствах некоторых веществ в жидкости менять свои качества в зависимости от интенсивности нагрева. Клеящийся термометр для воды обеспечивается термохимической краской, представленной в виде температурной шкалы. К преимуществам данного типа приборов относят механическую устойчивость, гибкость в установке и безопасность. Однако этот термометр не способен обеспечить высокую точность измерения - особенно если возле емкости с водой находятся активные источники тепла.
Манометрический термометр
Это отдельная группа принцип действия которых связан с фиксацией показателей давления в том или ином веществе или среде. Собственно, изменение давления под действием температуры и выполняет функцию чувствительного элемента. Другое дело, что само давление регистрируется и преобразуется для температурной шкалы после замера через сложное устройство манометра. Обычно для этого используют систему с объединением погружаемого чувствительного элемента, трубчатой пружины и капиллярного провода. В зависимости от колебаний температуры происходит изменение давления в целевом погружаемом объекте. Малейшее отклонение в показателе манометрический термометр отражает через стрелочный механизм. По типу рабочего вещества различаются газовые, конденсационные и жидкостные приборы.
Многофункциональные термометры
В некотором смысле к этой группе термометров можно отнести и вышеназванный манометрический аппарат. Он позволяет получить не одно, а несколько измеряемых значений - в частности, давление и температуру. Однако манометрические приборы чаще всего используют принцип замера давления лишь как вспомогательную операцию для фиксации основного показателя в виде температуры. Полноценные же многофункциональные устройства позволяют отдельно отслеживать несколько показателей, среди которых то же давление, влажность и даже скорость ветра. Это своего рода в которых предусматривается барометр, термометр, гигрометр и другие измерительные компоненты.
Как правило, такие комплексы применяют рыболовы, путешественники и сотрудники специализированных предприятий, работа которых зависит от внешних условий. Станции также бывают механическими и электронными, что обуславливает их точность и удобство в эксплуатации.
Термометр с выносным датчиком
В таких приборах предусматривается наличие специального проводника, по которому транслируется информация, полученная через чувствительный датчик. То есть основа прибора представляет собой панель с интерфейсом и дисплеем, по которому пользователь узнает о показателях температуры. А датчик, в свою очередь, может размещаться непосредственно в целевой среде. Такие модели обычно применяют для определения температурного режима в тех же аквариумах или на улице. При этом термометр с датчиком может работать и по беспроводному способу связи. В этом случае сам датчик будет массивнее, так как для его энергоснабжения потребуется специальная ниша для аккумулятора или батарей.
Термометр – это высокоточное устройство, которое предназначается для измерения текущей температуры. В промышленности, термометром измеряют температуру жидкостей, газов, твердых и сыпучих продуктов, расплавов и.т.д. Термометры особенно часто применяют на производствах, где важно знать температуру сырья для правильного протекания технологических процессов, или в качестве одного из средств контроля готовой продукции. Это предприятия химической, металлургической, строительной, сельскохозяйственной отраслей, а также сфера производства продуктов питания.
В быту, термометры могут быть использованы в различных целях. Например, существуют уличные термометры для деревянных и пластиковых окон, комнатные термометры, термометры для бань и саун. Приобрести термометры можно для воды, чая, и даже для пива и вина. Существуют термометры для аквариума, специальные термометры для почвы, и инкубаторов. В продаже имеются также термометры для морозильных камер, холодильников и погребов и подвалов.
Установить термометр, как правило, технологически не сложно. Однако, не стоит забывать, что только выполненная по всем правилам установка термометра гарантирует надёжность и долговечность его работы. Следует также учитывать, что термометр — прибор инерционный, т.е. время установления его показаний составляет около 10 — 20 минут, в зависимости от требуемой точности. Поэтому не ожидайте, что термометр изменит свои показания в тот же момент, как только он будет вынут из упаковки или установлен.
По конструктивным особенностям выделяют следующие виды термометров:
Жидкостный термометр — это, тот самый стеклянный термометр, который можно увидеть практически повсеместно. Жидкостные термометры могут быть как бытовыми, так и техническими (например, термометр ттж — термометр технический жидкостный). Жидкостный термометр работает по самой простой схеме — при изменении температуры, объем жидкости внутри термометра изменяется и при увеличении температуры – жидкость расширяется и ползет вверх, а при уменьшении — наоборот. Обычно в жидкостных термометрах применяется либо спирт, либо ртуть.
Манометрические термометры предназначены для дистанционного измерения и регистрации температуры газов, паров и жидкостей. В некоторых случаях манометрические термометры изготавливаются со специальными устройствами, преобразующими сигнал в электрический и позволяющими производить регулирование температуры.
В основу действия манометрических термометров положена зависимость давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от состояния рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры.
Конструктивно они представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в объект измерения и при изменении температуры рабочего вещества происходит изменение давления в замкнутой системе, которое через капиллярную трубку передается на манометр. В зависимости от назначения манометрические термометры бывают самопишущими, показывающими, бесшкальными со встроенными преобразователями для дистанционной передачи измерений.
Достоинство данных термометров является возможность их применения на взрывоопасных объектах. К недостаткам относится невысокий класс точности измерения температуры (1,5, 2,5), необходимость частой периодической поверки, сложность ремонта, большие размеры термобаллона.
Термометрическим веществом для газовых манометрических термометров служит азот или гелий. Особенностью таких термометров является достаточно большой размер термобаллона и, как следствие, значительная инерционность измерений. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +600°С, шкалы термометров равномерны.
Для жидкостных манометрических термометров термоэлектрическим веществом является ртуть, толуол, пропиловый спирт и т.д. Благодаря большой теплопроводности жидкости, такие термометры менее инерционны по сравнению с газовыми, но при сильных колебаниях температур окружающей среды погрешность приборов выше, вследствие чего при значительной длине капилляра для жидкостных манометрических термометров применяют компенсационные устройства. Диапазон измерения температур (при ртутном заполнении) составляет от -30 до +600°С, шкалы термометров равномерны. В конденсационных манометрических термометрах применяются легкокипящие жидкости пропан, этиловый эфир, ацетон и т.д. Заполнение термобаллона происходит на 70%, оставшуюся часть занимает пар термоэлектрического вещества.
Принцип работы конденсационных термометров основан на зависимости давления насыщенного пара низкокипящей жидкости от температуры, что исключает влияние изменения температуры окружающей среды на показания термометров. Термобалоны данных термометров достаточно малы, как следствие, эти термометры наименее инерционны из всех манометрических термометров. Также конденсационные манометрические термометры обладают высокой чувствительностью, связи с нелинейной зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +350°С, шкалы термометров не равномерны.
Термометр сопротивления работает благодаря известному свойству тел изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. Причем, в металлических термометрах сопротивление при увеличении температуры возрастает практически линейно. В полупроводниковых термометрах сопротивление наоборот, уменьшается.
Металлические термометры сопротивления изготавливаются из помещенной в электроизоляционный корпус тонкой медной или платиновой проволоки.
Принцип действия термоэлектрических термометров основывается на свойстве двух разнородных проводников создавать термоэлектродвижущую силу при нагревании места их соединения — спая. В этом случае, проводники называют термоэлектродами, а всю конструкцию — термопарой. При этом, величина термоэлектродвижущей силы термопары зависит от материала, из которого сделаны термоэлектроды, и разности температур горячего спая и холодных спаев. Поэтому, при измерении температуры горячего спая температуру холодных спаев или стабилизируют или вводят поправку на ее изменение.
Такие приборы позволяют измерять температуру дистанционно — на расстоянии в несколько сотен метров. При этом, в контролируемом помещении располагается только совсем небольшой термочувствительный датчик, а другом помещении – индикатор.
предназначаются для сигнализации о заданной температуре, и при её достижении — для включения или выключения соответствующего оборудования. Электроконтактные термометры применяются в системах поддержания постоянной температуры от -35 до +300°С в различных лабораторных, промышленных, энергетических и других установках.
Электроконтактные термометры изготавливаются на заказ, по техническим условиям предприятия. Такие термометры конструктивно делятся на 2 вида:
— Термометры с переменной, устанавливаемой вручную, температурой контактирования,
— Термометры с постоянной или заданной температурой контактирования. Это, так называемые термоконтакторы.
Цифровые термометры — это высокоточные, высокоскоростные современные приборы. Основой цифрового термометра служит аналого-цифровой преобразователь, который работает по принципу модуляции. Параметры цифрового термометра полностью зависят от установленных датчиков.
Конденсационные термометры работают, используя зависимость упругости насыщенных паров низкокипящей жидкости от температуры. Эти приборы обладают более высокой чувствительностью, чем другие, обычные термометры. Однако, поскольку зависимость упругости паров для используемых жидкостей, таких как, этиловый эфир, хлористый метил, хлористый этил, ацетон, являются нелинейными, то, как следствие, шкалы термометров нанесены неравномерно.
Газовый термометр действует по принципу зависимости между температурой и давлением термометрического вещества, лишенного возможности свободного расширения при нагревании в замкнутом пространстве.
Его работа строится на различиях теплового расширения веществ, из которых изготавливаются пластины применяемых чувствительных элементов. Биметаллические термометры массово применяются на морских и речных судах, промышленности, атомных электростанциях, для измерения температуры в жидких и газообразных средах.
Биметаллический термометр составлен из двух тонких лент металла, к примеру медной и железной, при нагревании которых, их расширение происходит неодинаково. Плоские поверхности лент плотно скреплены между собой, при этом, биметаллическая система из двух лент, скручена в спираль, а один из концов такой спирали жестко закреплен. При охлаждении или нагревании спирали, ленты, изготовленные из разных металлов, сжимаются или расширяются в разной степени. Как следствие, спираль или скручивается, или раскручивается. Прикрепленный к свободному концу спирали указатель, отображает результаты измерений.
КВАРЦЕВЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ
Кварцевые термометры работают, основываясь на температурной зависимости резонансной частоты пьезокварца. Существенным недостатком кварцевых термометров является их инерционность, которая достигает нескольких секунд, и нестабильность при работе с температурой выше 100oC.
В современном мире приборов для измерения температуры великое множество, у каждого есть свои плюсы и минусы. Эта статья поможет выбрать термометр в зависимости от различных ситуаций.
Рассмотрим несколько видов термометров: инфракрасные, электронные, ртутные, а также термополоски.
Термополоски
Проверить температуру тела можно при помощи термополосок. Это плёнка, которая обладает термочувствительностью. Она клеится на кожу человека, время измерения составляет всего несколько секунд, цена до 100 рублей за 1 шт.
Это приспособление удобно брать с собой в отпуск, или на прогулку, в дальних путешествиях, оно практически не занимает места.
Из недостатков – большая погрешность в измерении, короткий срок службы, плёнка быстро изнашивается. Можно только определить присутствует или нет повышение температуры по цвету плёнки, где самый яркий участок указывает на температуру тела — на большее термополоска не способна. Чтобы более точно измерить температуру необходимо воспользоваться другими видами термометров.
Ртутный термометр
Самый точный термометр. Представлен тубой из стекла, внутри капилляр, содержащий ртуть. Погрешность в измерении минимальна, обычно около 0,1 градуса по Цельсию. Такой термометр присутствует практически в каждом доме, а также используется в медицинских учреждениях.
Прибор содержит в своём составе ртуть и стекло, поэтому требует к себе крайне осторожного обращения. В случае повреждения колбы, своей токсичностью, и при неправильной нейтрализации последствия для организма могут быть самые плачевные.
В большинстве случаев температура измеряется в подмышке или в прямой кишке (ректально) и во рту. Оральный способ применять не желательно. Термометр долговечен, может использоваться десятилетиями, дезинфекция осуществляется в антимикробных растворах. Ждать результата необходимо около 10 минут. Цена приемлема – до 30 рублей за 1 шт.
Электронный термометр
Визуально выглядят так же, как и ртутный, только сделан из пластика или резины. Электронный термометр имеет дисплей, на который выводится результат измерения датчиком, находящимся на кончике прибора.
Время измерения – при оральном применении – 1 минута, в подмышке – не более 3 минут. Чтобы результат был достоверен, необходимо плотное прилегание градусника к телу. Результат на экране дисплея написан крупными цифрами, по окончании измерения звучит звуковой сигнал, имеются термометры с подсветкой – это очень удобно.
Более безопасен в использовании, чем ртутный градусник, так как не содержит ртути и стекла. В памяти термометра может сохраняться до 25 последних результатов температуры тела, можно прослеживать динамику изменения температуры. Чаще всего имеет две шкалы измерения - по Цельсию и по Фаренгейту.
Из недостатков можно выделить то, что требуются батарейки, время замены которых предугадать невозможно. Также не все термометры можно мыть и дезинфицировать. Стоимость достигает до 1000 рублей за 1 шт. Существуют такие вариации термометров, которые можно применять для детей грудного возраста, они представлены в виде сосок, различных цветов.
Инфракрасный термометр
Самая современная модель среди термометров. Прибор считывает инфракрасное излучение тела человека и преобразует в числовое значение. Этот вид термометра похож на электронный термометр, он содержит дисплей, только время измерения составляет максимум 30 секунд. Имеются сменные наконечники – то есть гигиеничен в применении. Есть модели без контакта с кожей – легко применять детям, даже если они спят. Погрешность в измерении до 0,5 градуса. Применяется в определённых точках тела – виски, лоб и уши.
Недостаток - высокая стоимость относительно других видов, необходимость калибровки устройства. Так как термометр измеряет температуру только в определённых участках, может показывать недостоверную информацию при воспалении. Стоимость такого термометра доходит до 3500 рублей за 1 шт.
В заключение нужно отметить, что термометр необходим в каждом доме – это неоспоримый факт! Стоит приобретать термометр согласно запросам:
- сопоставить ценовую категорию;
- место применения;
- время, которое предполагается тратить на эту процедуру;
- возраст человека;
- возможность соблюдения гигиены.
При проверке температуры тела следуйте инструкции по эксплуатации, приложенной к каждой модели термометра, чтобы максимально уменьшить погрешность результата.
Все градусники можно условно разделить на три группы: ртутные, электронные и инфракрасные. Мы расскажем о достоинствах и недостатках каждого из этих видов.
Ртутный градусник
Ртутный градусник знаком нам всем с самого детства, когда электронных термометров у нас в стране еще даже не использовали. Он состоит из стеклянной трубки, в которую запаяна тоненькая трубочка, наполненная ртутью (при нагревании ртуть расширяется и подымается до определенной отметки). Также внутри есть шкала, согласно которой легко понять, до какого уровня поднялась температура тела.
Плюсы ртутного градусника: Это один из самых точных приборов по измерению температуры тела. Он удобен для измерения температуры абсолютно в любом возможном варианте: в подмышечной впадине, орально и ректально. Легко поддается дезинфекции.
Минусы ртутного градусника: Для измерения температуры нужно 10-12 минут, если делать это традиционным способом в подмышечной впадине (что не очень удобно сделать с маленьким непоседой), и 5-7 минут - ректальным или оральным путем. Легко разбивается. Из-за этого можно пораниться осколками и пострадать от вдыхания паров разлитой ртути.
Цифровой или электронный градусник
Этот термометр работает за счет встроенных сенсорных датчиков. При нагревании на цифровой дисплей выводится результат.
Плюсы электронного градусника: Показатели температуры выдает в течение 1,5-5 минут (зависит от модели). Им можно измерять температуру тела, как в подмышечной впадине, так и в локтевом сгибе, ректально и орально. Достаточно крепкий, то есть при падении не разлетится на кусочки. У такого градусника есть звуковой сигнал, память и таймер. В некоторых моделях есть подсветка, благодаря чему удобно измерять температуру у ребенка ночью, не включая дополнительный свет. Отключается автоматически.
Минусы электронного градусника: Иногда выдает неточный результат при измерении температуры в подмышечной впадине (погрешность может составлять от 0,1 до 0,5 °С).
Цифровой оральный градусник
Это термометр с термочувствительным датчиком в виде пустышки из латекса или силикона. Легко измерить температуру тела маленького ребенка.
Плюсы цифрового орального градусника: Этот гаджет измеряет температуру тела ребенка в течение 5 минут. Есть звуковой сигнал. Термометр-пустышка оснащен цветным дисплеем, который загорается красным цветом, если у малыша жар. Погрешность у него невысокая - 0,1°С.
Минусы цифрового орального градусника: Пустышка-градусник подходит только малышам до 3-х лет. Показания могут быть неточными, если кроха все время открывает рот или отказывается сосать. Стерилизовать его нежелательно, так как может повредиться прибор. Заменить батарейку в нем тоже не удастся.
Инфракрасный градусник
Такой гаджет измеряет температуру тела за счет мощности инфракрасного излучения, которое исходит от человека. Им можно быстро измерить температуру, приложив к ушку или лобику малыша. Обычно такой градусник выполняет 8-16 измерений и выводит на дисплей максимальный вариант замера.
Плюсы инфракрасного градусника: Быстро измеряет температуру, при этом не вызывает излишнего беспокойства у ребенка. Термометр оснащен противоударным корпусом, памятью предыдущих измерений и подсветкой. Также у него есть специальные насадки для измерения в ушке.
Минусы инфракрасного градусника: Термометр может показать неточный результат при измерении температуры тела в ушке во время отита.
Инструкция
Жидкостные термометры работают на основе принципа изменения начального объема жидкости, залитой в термометр, при изменении окружающей температуры. Чаще всего в колбу термометра заливают спирт или ртуть. Плюсами ртутного термометра являются высокая точность измерения температуры, длительный срок использования, однако уровень температуры устанавливается достаточно долго, ртуть в градуснике является опасным материалом, поэтому использование ртутного термометра необходимо производить максимально аккуратно.
Оптические термометры регистрируют температуру по уровню свечения, спектра и иных показателей и чаще всего применяются в научных исследованиях.
Механические термометры действуют по жидкостных, только датчиком служит спираль, или лента из металла.
Электрические - работают по принципу изменения уровня сопротивления проводника при изменении внешней температуры. Те электротермометры, которые имеют большой диапазон, основаны на термопарах - при взаимодействии разных металлов возникает контактная разность потенциалов, которая зависит от температуры. В электротермометры встроены дополнительные функции памяти, подсветки, они безопасны и быстро результат, однако могут давать небольшую погрешность, вследствие чего температуру нужно мерить несколько раз.
Видео по теме
Термометр - очень полезная и нужная в хозяйстве вещь. Этот прибор создан специально для измерения различной температуры, например, воздуха, воды или тела.
Почти каждый человек сталкивается с термометрами с ранних лет. Сначала родители знакомят вас с так называемыми «градусниками», заставляя сидеть смирно, а лучше лежать в течение 10 минут, хотя это и выматывает подвижных сорванцов.
Как только наступает дождливая осень, человек в тот или иной момент заболевает. Первыми признаками болезни становится насморк, боли в горле и, конечно же, повышение температуры тела. Чтобы удостовериться в том, ли вы, поможет термометр (в простонародии - «градусник», так как происходят в градусах по Цельсию или по Фаренгейту в Соединенных Штатах Америки).
Термометр , насколько температура вашего тела отличается от нормальной (37°C или 96°F). Если она повышена, тогда вам стоит обратиться за помощью к врачу, а при очень высоких температурах (39,5-41°C или 103,1-105,8°F) необходимо выпить лекарства для того, чтобы « » ее и вызвать скорую помощь.
Виды термометров
В настоящий момент существует три основных вида термометров для измерения температуры тела: ртутный, (цифровой) и инфракрасный.
Ртутный термометр – это прибор из детства. Он представляет собой стеклянную колбу с двумя граммами ртути, за счет которой и идет измерения температуры. Данное вещество реагирует на тепло и поднимается по столбику с делениями, показывая точный результат.
Почему этот допотопный инструмент все еще из пользования? Все дело в большом количестве его положительных качеств.
Во-первых, он самый точный из ныне существующих. Во-вторых, при аккуратном использовании, он может прослужить сотни лет (с ртутью ничего не сделается, если вы, конечно, не разобьете стеклянную колбу). В-третьих, он очень и простой в использовании. Главным же недостатком данного вида термометра является ртуть, так как она высокотоксичная. Если вы разобьете ртутный градусник, проблем вам не избежать.
Определенную долю рынка занял на данный момент . Его главными преимуществами перед предком стали безопасность и быстрота измерения. Ну, а недостатком, по сравнению с предыдущим экземпляром, является не слишком высокая точность измерения (при неправильной транспортировки и эксплуатации), а также работа на батарейках. Батарейки могут испортиться, когда они просто необходимы, поэтому всегда держите под рукой комплект рабочих.
Новым видом стали инфракрасные термометры, считающиеся бесконтактными. Отсюда вытекает первое преимущество – возможность измерять у плачущих или спящих . Еще одним плюсом является скорость замеров – не более 30 секунд. Основными недостатками является высокая погрешность (до 0,5°C) и цена, которая колеблется от 1500 до 5000 рублей.
Видео по теме
Известно, что более нагретые тела хуже проводят электрический ток, чем охлажденные. Причина этому – так называемое термическое сопротивление металлов.
Что такое термическое сопротивление
Термическое сопротивление – это сопротивление проводника (участка цепи), обусловленное тепловым движением носителей заряда. Под зарядами здесь надо понимать электроны и ионы, содержащиеся в веществе. Из названия понятно, что речь идет об электрическом явлении сопротивления.
Суть термосопротивления
Физическая сущность термосопротивления заключается в зависимости подвижности электронов от температуры вещества (проводника). Разберемся, откуда такая закономерность.
Проводимость в металлах обеспечивается свободными электронами, которые под действием электрического поля приобретают направленное движение вдоль линий электрического поля. Таким образом, резонно задаться вопросом: что может препятствовать движению электронов? Металл содержит в себе ионную кристаллическую решетку, которая, безусловно, замедляет перенос зарядов с одного конца проводника на другой. Здесь нужно заметить, что ионы кристаллической решетки находятся в колебательном движении, следовательно, они занимают пространство, ограниченное не их размером, а размахом амплитуды их колебаний. Теперь нужно задуматься о том, увеличение температуры металла. Дело в том, что сущность температуры как раз и составляют колебания ионов кристаллической решетки, а также тепловое движение свободных электронов. Таким образом, увеличивая температуру, мы увеличиваем амплитуду колебаний ионов кристаллической решетки, а значит, создаем большее препятствие направленному движению электронов. Вследствие этого сопротивление проводника увеличивается.
С другой стороны, при увеличении температуры проводника увеличивается и тепловое движение электронов. Это означает, что их движение становится все более хаотичным, чем направленным. Чем больше температура металла, тем больше проявляют себя степени свободы, направление которых не совпадает с направлением электрического поля. Это обуславливает также большее количество столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решетки. Таким образом, термосопротивление проводника обусловлено не только тепловым движением свободных электронов, но и тепловым колебательным движением ионов кристаллической решетки, которое становится все более заметным при повышении температуры металла.
Из всего сказанного можно сделать вывод о том, что лучшие проводники являются «холодными». Именно по этой причине сверхпроводники, сопротивление которых равняется нулю, содержат при крайне низких температурах, исчисляемых единицами Кельвина.
Видео по теме
Совет 4: Температурный датчик: принцип действия и сфера применения
Нынешнее оборудование, автоматика и автомобилестроение вряд ли обойдутся без всякого рода контроллеров. К такому виду устройств можно отнести и термодатчики, сфера применения которых неограниченна.
Устройство
Термодатчик – это механизм, фиксирующий температуру среды, в которой он находится и передающий ее на приборную панель либо в блок управления. Наиболее часто подобные устройства идут в паре с блоком управления, ведь помимо того, что датчик сообщает показатели, их еще нужно обработать и произвести необходимые манипуляции. Большинство современных термодатчиков имеют электронное наполнение, их принцип действия основывается на передаче электрических импульсов от датчика к фиксирующему прибору. Конструктивно датчики можно разделить на несколько типов.1. Терморезистивный датчик. Подобные устройства работают по принципу изменения электросопротивления проводника при возникновении колебаний температуры. Эти датчики просты в применении, они очень надежны, чувствительны, более точны.
2. Полупроводниковые термодатчики устроены по принципу реагирования на трансформацию характеристик (р-n) перехода под воздействием температуры. Серия таких датчиков очень проста в своей конструкции и имеет отличное соотношение цены и долговечности.
3. Термоэлектрические датчики, или как их еще называют термопары. Этот тип датчиков работает на эффекте разности температуры пары проводников, которые находятся в разных средах. Благодаря этому, в замкнутой цепи этой пары проводников возникает импульс, датчики сигнализируют о смене температуры относительно друг друга. Эти устройства не дают такой точности, как их вышеописанные коллеги, и конструктивно имеют более громоздкий механизм.
4. Пирометры. Это датчики бесконтактного типа, они фиксируют температуру близ находящегося предмета. У этого вида приборов большой плюс в том, что они могут работать на расстоянии от механизма, в котором необходимо зафиксировать показатели температур.
5. Датчики акустические. Принцип работы основывается на изменении скорости звука в атмосфере при изменении температуры среды, в которой находиться датчик. Такие устройства применяют в средах, где невозможно использование контактных датчиков температуры.
6. Пьезоэлектрические датчики. Смысл устройства следующий: на кварцевую основу, из которой состоит сам датчик, подают определенную серию импульсов, таким образом, с изменением температуры этот материал имеет разную частоту расширения.