Thermometers

Ano ang termometro?

Ang thermometer ay isang aparato na sumusukat sa temperatura o isang gradient ng temperatura (kung gaano kainit o lamig ang isang bagay).

Mayroong dalawang mahahalagang bahagi sa isang thermometer:

  1. Isang sensor ng temperatura (halimbawa ang bombilya ng isang glass mercury thermometer o ang pyrometric sensor ng isang infrared thermometer) kung saan nangyayari ang isang pagbabago na may pagbabago sa temperatura.

  2. Isang paraan upang mai-convert ang pagbabagong ito sa isang digital na halaga (halimbawa, ang nakikitang sukat na minarkahan sa isang mercury thermometer sa baso o sa digital readout sa isang infrared na modelo).

Malawakang ginagamit ang mga thermometers sa teknolohiya at industriya upang masubaybayan ang mga proseso, sa meteorolohiya, gamot, at siyentipikong pagsasaliksik. 

Ang ilan sa mga prinsipyo ng termometro ay kilala ng mga pilosopo ng Griyego dalawang libong taon na ang nakalilipas. Ang Italyano na manggagamot na Santorio Santorio (Sanctorius, 1561-1636) ay karaniwang kinikilala sa pag-imbento ng unang thermometer, ngunit ang pamantayan nito ay nakumpleto noong ika-17 at ika-18 na siglo. Sa mga unang dekada ng ika-18 siglo sa Netherlands Republic. Si Daniel Gabriel Fahrenheit ay gumawa ng dalawang rebolusyonaryong tagumpay sa kasaysayan ng thermometry. Inimbento niya ang basong thermometer ng salamin (ang unang malawak na ginamit, tumpak at maginhawang termometro) at ang sukat na Fahrenheit (ang unang na-standardize na sukat ng temperatura na malawakang ginamit).

Magbasa pa

kasaysayan

Ang isang infrared thermometer ay isang uri ng pyrometer.

Habang ang isang indibidwal na thermometer ay may kakayahang pagsukat ng mga degree ng init, ang mga pagbasa ng dalawang thermometers ay hindi maihahambing maliban kung nakamit nila ang isang napagkasunduang sukat. Ngayon mayroong isang ganap na sukat ng temperatura ng thermodynamic. Ang pinakahuling opisyal na sukat ng temperatura ay ang 1990 International Temperature Scale.

Thermometer na may Fahrenheit (simbolo ng ° F) at Celsius (simbolo ° C) na mga yunit.

Ang katumpakan ng thermometry

Noong 1714, ang siyentipikong Dutch at imbentor na si Daniel Gabriel Fahrenheit ay nag-imbento ng unang maaasahang thermometer, na gumagamit ng mercury sa halip na mga mixtures ng alkohol at tubig. Noong 1724 ay iminungkahi niya ang isang sukatan ng temperatura na ngayon (bahagyang nababagay) na may pangalan. Nagawa niya ito sapagkat siya ay unang gumagawa ng mga thermometers, gamit ang mercury (na may mataas na koepisyent ng pagpapalawak), at ang kalidad ng kanyang output ay maaaring magbigay ng isang mas pinong sukat at mas higit na mabubuo, na humahantong sa kanyang pangkalahatang pag-aampon. Noong 1742, nagpanukala si Anders Celsius (1701–1744) ng isang sukat na may zero sa kumukulong punto at 100 degree sa nagyeyelong tubig, bagaman ang laki na ngayon ay may pangalan na ang nakabaligtad sa kanila.

Ang unang manggagamot na gumamit ng mga sukat ng thermometer sa klinikal na kasanayan ay Herman Boerhaave (1668-1738).

Mga materyal na thermometric

Mayroong iba't ibang mga uri ng mga empirical thermometers batay sa mga katangian ng mga materyales.

Maraming mga empirical thermometers ay umaasa sa konstitusyong koneksyon sa pagitan ng presyon, dami at temperatura ng kanilang materyal na thermometric. Halimbawa, ang mercury ay lumalawak kapag pinainit.

Kung ginamit para sa ugnayan nito sa pagitan ng presyon at dami at temperatura, ang isang thermometric na materyal ay dapat may tatlong mga katangian:

  1. Ang pagpainit at paglamig nito ay dapat na mabilisIyon ay, kapag ang isang dami ng init ay pumasok o umalis sa isang katawan ng materyal, ang materyal ay dapat na palawakin o kumontrata sa kanyang huling dami o maabot ang huling presyon at dapat maabot ang huling temperatura ng praktikal Nang walang pagkaantala; ang bahagi ng init na pumapasok ay maaaring isaalang-alang upang mabago ang dami ng katawan sa pare-pareho na temperatura, at tinatawag itong taguang init ng paglawak sa patuloy na temperatura; at ang natitira ay maaaring isaalang-alang upang baguhin ang temperatura ng katawan sa pare-pareho ang dami, at ito ay tinatawag na tiyak na init sa pare-pareho ang dami. Ang ilang mga materyales ay walang pag-aari na ito at tumatagal ng ilang oras upang maipamahagi ang init sa pagitan ng pagbabago ng temperatura at dami.

  2. Ang pagpainit at paglamig nito ay dapat na maibalik. Iyon ay, ang materyal ay dapat na maiinit at pinalamig nang walang katiyakan nang madalas sa pamamagitan ng parehong pagtaas at pagbawas ng init, at palaging bumalik sa orihinal na presyon, dami at temperatura sa bawat oras.

  3. Ang pagpainit at paglamig nito ay dapat na walang pagbabago ang tono. Iyon ay upang sabihin, mayroon itong higit sa buong saklaw ng temperatura kung saan dapat itong magpatakbo ng isang pare-pareho na presyon o isang pare-pareho ang lakas ng tunog.

Sa temperatura ng humigit-kumulang 4 ° C, ang tubig ay walang mga katangiang ito, kaya't kumilos ito nang hindi normal sa bagay na ito. Samakatuwid ang tubig ay hindi maaaring magamit bilang isang materyal para sa ganitong uri ng thermometry para sa mga saklaw ng temperatura na malapit sa 4 ° C.

Sa kabilang banda, ang mga gas ay mayroong lahat ng mga pag-aari na ito. Samakatuwid, ang mga ito ay angkop na mga materyal na thermometric, at iyon ang dahilan kung bakit gampanan nila ang isang mahalagang papel sa pag-unlad ng thermometry.

Pangunahin at pangalawang thermometers

Ang isang thermometer ay tinatawag na pangunahin o pangalawa depende sa kung paano ang kabuuang pisikal na sukat na sinusukat nito ay tumutugma sa isang temperatura. Para sa pangunahing thermometers, ang nasusukat na pag-aari ng bagay ay kilalang kilala na ang temperatura ay maaaring kalkulahin nang walang anumang hindi kilalang dami. Ang mga halimbawa nito ay mga thermometers batay sa equation ng estado ng isang gas o sa bilis ng tunog sa isang gas.

Sa kaibahan, "pangalawang thermometers ay ang pinaka-malawak na ginagamit dahil sa kanilang kaginhawaan. Bilang karagdagan, sila ay madalas na mas sensitibo kaysa sa pangunahing thermometers. Para sa pangalawang thermometers, ang kaalaman sa sinusukat na pag-aari ay hindi sapat upang payagan ang isang direktang pagkalkula ng temperatura Dapat silang mai-calibrate.

Pagkakalibrate

Ang mga thermometers ay maaaring mai-calibrate alinman sa pamamagitan ng paghahambing sa mga ito sa iba pang mga naka-calibrate na thermometers o sa pamamagitan ng paghahambing sa mga ito sa mga kilalang nakapirming puntos sa sukat ng temperatura. Ang pinakakilala sa mga nakapirming puntong ito ay ang natutunaw at kumukulong mga punto ng purong tubig. (Tandaan na ang kumukulo na punto ng tubig ay nag-iiba sa presyon, kaya dapat itong kontrolin.)

Ang pinakamadaling paraan upang i-calibrate ang isang likidong-sa-baso o likidong-sa-metal na thermometer ay kasangkot sa tatlong mga hakbang:

  1. Isawsaw ang bahagi ng sensing sa isang hinalo na halo ng purong yelo at tubig sa presyon ng atmospera at markahan ang ipinahiwatig na punto kapag umabot na ito sa thermal equilibrium.

  2. Isawsaw ang bahagi ng sensing sa isang steam bath sa karaniwang presyon ng atmospera at markahan muli ang ipinahiwatig na punto.

  3. Hatiin ang distansya sa pagitan ng mga marka na ito sa pantay na mga bahagi depende sa ginamit na sukat ng temperatura.

Resolusyon, katumpakan at reproducibility

La paglutas ng isang thermometer ay kung ano ang maliit na bahagi ng isang degree posible na kumuha ng isang pagbabasa. Para sa trabaho ng mataas na temperatura, maaaring posible na sukatin lamang sa loob ng 10 ° C o higit pa. Ang mga klinikal na thermometer at maraming mga elektronikong thermometer ay karaniwang nababasa sa 0,1 ° C. Ang mga espesyal na instrumento ay maaaring magbigay ng mga pagbasa sa ikasanlibo ng isang degree. Gayunpaman, ang pagpapakita ng temperatura na ito ay hindi nangangahulugang ang pagbabasa ay totoo o tumpak, nangangahulugan lamang ito na ang napakaliit na pagbabago ay maaaring sundin.

La katumpakan ng isang naka-calibrate na thermometer ay ibinibigay sa isang kilala at tumpak na nakapirming punto (ibig sabihin, nagbibigay ito ng isang tunay na pagbabasa) sa puntong iyon. Sa pagitan ng mga nakapirming mga puntos sa pagkakalibrate, ang interpolation ay karaniwang ginagawa sa isang linear fashion. Maaari itong magbigay ng mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng iba't ibang uri ng mga thermometers sa mga puntong malayo sa naayos na mga puntos. Halimbawa, ang pagpapalawak ng mercury sa isang basong thermometer ay bahagyang naiiba mula sa pagbabago ng paglaban ng isang thermometer ng paglaban ng platinum, kaya't ang dalawang ito ay bahagyang hindi sasang-ayon.

La reproducibility ay mahalaga. Sa madaling salita, nagbibigay ba ang parehong thermometer ng parehong pagbabasa para sa parehong temperatura? Ang muling pagsukat ng pagsukat ng temperatura ay nangangahulugang ang mga paghahambing ay wasto sa mga eksperimentong pang-agham at ang mga pang-industriya na proseso ay pare-pareho. Kaya't kung ang parehong uri ng termometro ay na-calibrate sa parehong paraan, ang mga pagbasa nito ay magiging wasto kahit na ang mga ito ay bahagyang hindi tumpak mula sa ganap na sukat.

Ang isang halimbawa ng isang sangguniang termometro na ginamit upang suriin ang iba laban sa mga pamantayan ng industriya ay magiging isang thermometer ng paglaban ng platinum na may isang digital na display sa 0,1 ° C (kawastuhan nito) na na-calibrate sa 5 puntos (-18, 0, 40, 70, 100 ° C) at ang katumpakan kung saan ay ± 0,2 ° C.

Maayos na na-calibrate, pinamamahalaan at pinananatili ang mga thermometers na likidong-salamin ay maaaring makamit ang isang hindi katiyakan sa pagsukat ng ± 0,01 ° C sa saklaw na 0 hanggang 100 ° C.

aplikasyon

Gumagamit ang mga thermometro ng isang saklaw ng mga pisikal na epekto upang masukat ang temperatura. Ginagamit ang mga sensor ng temperatura sa iba't ibang mga pang-agham at panteknikal na aplikasyon, lalo na ang mga sistema ng pagsukat. Ang mga sistema ng temperatura ay pangunahing elektrikal o mekanikal, kung minsan ay hindi maihihiwalay mula sa sistemang kinokontrol nila (tulad ng sa kaso ng isang glass mercury thermometer). Ginagamit ang mga thermometro sa mga kalsada sa malamig na klima upang makatulong na matukoy kung mayroon ng mga kondisyon ng pag-icing. Ang mga panloob, thermistor ay ginagamit sa mga aircon system tulad ng mga aircon, freezer, radiator, refrigerator at mga water heater. Ginagamit ang mga thermometers ng Galileo upang masukat ang temperatura ng panloob na hangin, dahil sa kanilang limitadong saklaw ng pagsukat.

Ang mga likidong kristal na termometro na ito (na gumagamit ng thermochromic liquid crystals) ay ginagamit din upang sukatin ang temperatura ng tubig sa mga aquarium.

Ang mga sensor ng temperatura ng grating na Fiber Bragg ay ginagamit sa mga planta ng nukleyar na kuryente upang masubaybayan ang mga pangunahing temperatura ng reaktor at maiwasan ang posibilidad ng pagkalubog ng nukleyar.

Nanothermometry

Ang Nanothermometry ay isang umuusbong na larangan ng pagsasaliksik na pakikitungo sa kaalaman ng temperatura sa sukat ng submicron. Hindi masusukat ng maginoo na mga thermometro ang temperatura ng isang bagay na mas maliit kaysa sa isang micrometer, at dapat gamitin ang mga bagong pamamaraan at materyales. Ginagamit ang nanothermometry sa mga ganitong kaso. 

Cryometry

Partikular na ginagamit ang mga thermometro para sa mababang temperatura.

Medikal

Ang mga thermometers ng tainga ay karaniwang infrared thermometers.

Ang thermometer ng noo ay isang halimbawa ng isang likidong kristal na thermometer.

Ang mga rectal at oral thermometers sa pangkalahatan ay nakabatay sa mercury, ngunit mula noon ay pinalitan ng digital readout na mga thermistor ng NTC.

Ang iba't ibang mga pamamaraan ng thermometric ay ginamit sa buong kasaysayan tulad ng thermometer ng Galileo sa thermal imaging. Ang mga thermometers na medikal tulad ng mercury sa mga thermometers ng salamin, infrared thermometers, pill thermometers, at likidong kristal na thermometers ay ginagamit sa mga setting ng pangangalaga sa kalusugan upang matukoy kung ang mga tao ay may lagnat o hypothermic.

Seguridad sa pagkain at pagkain

Ang mga thermometro ay mahalaga sa kaligtasan ng pagkain, kung saan ang mga pagkain sa ibinigay na temperatura ay maaaring mapailalim sa mga potensyal na mapanganib na antas ng paglago ng bakterya pagkatapos ng maraming oras, na maaaring humantong sa sakit na dala ng pagkain. Kasama rito ang pagsubaybay sa mga temperatura ng pagpapalamig at pagpapanatili ng temperatura ng mga pagkaing ihahain sa ilalim ng mga lampara ng init o paliguan ng mainit na tubig. Ang mga thermometers sa pagluluto ay mahalaga sa pagtukoy kung ang isang pagkain ay maayos na naluto. Sa partikular, ang mga thermometers ng karne ay ginagamit upang matulungan ang pagluluto ng karne sa isang ligtas na panloob na temperatura habang pinipigilan ang labis na pagluluto. Karaniwan silang matatagpuan gamit ang alinman sa isang bimetal coil o isang thermocouple o thermistor na may isang digital readout. Ginagamit ang mga thermometers ng kendi upang makatulong na makamit ang isang tukoy na nilalaman ng tubig sa isang solusyon sa asukal batay sa temperatura ng kumukulo.

Kapaligiran

Panloob na panloob na thermometer

Ang metro ng init ay gumagamit ng isang thermometer upang masukat ang daloy ng init.

Gumamit ang mga termostat ng mga bimetallic strip, ngunit ang mga digital thermistor ay sumikat mula noon.

Ang mga thermometers ng alkohol, infrared thermometers, recording thermometers at thermistors ay ginagamit sa meteorology at climatology sa iba't ibang antas ng kapaligiran at mga karagatan. Gumagamit ang mga sasakyang panghimpapawid ng mga thermometers at hygrometers upang matukoy kung ang mga kondisyon ng atmospheric icing ay umiiral kasama ang kanilang landas sa paglipad. Ang mga sukat na ito ay ginagamit upang simulan ang mga modelo ng pagtataya ng panahon. Ginagamit ang mga thermometro sa mga kalsada sa malamig na klima upang makatulong na matukoy kung mayroon ang mga kondisyon ng pag-icing at sa loob ng mga sistema ng aircon.

Gumawa ng isang account