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Sensores de temperatura. Primera parte Un poco de teoría e historia.
Que es la temperatura
Antes de comenzar la historia sobre los sensores de temperatura, debe comprender qué es temperatura en términos de física. ¿Por qué el cuerpo humano siente un cambio de temperatura? ¿Por qué decimos que hoy hace calor o simplemente hace calor? Y al día siguiente hace frío o incluso frío.
El término temperatura proviene de la palabra latina temperatura, que en traducción significa condición normal o desplazamiento apropiado. Como cantidad física, la temperatura caracteriza la energía interna de una sustancia, el grado de movilidad de las moléculas, la energía cinética de las partículas en un estado de equilibrio termodinámico.
Un ejemplo es el aire, cuyas moléculas y átomos se mueven al azar. Cuando aumenta la velocidad de movimiento de estas partículas, dicen que la temperatura del aire es alta, el aire es cálido o incluso caliente. En un día frío, por ejemplo, la velocidad de las partículas de aire es pequeña, lo que se siente como un frescor agradable o incluso un "resfriado". ¡Cabe señalar que la velocidad de las partículas de aire no depende de la velocidad del viento! Esta es una velocidad completamente diferente.
Esto es lo que concierne al aire, en él las moléculas pueden moverse libremente, pero ¿qué pasa con los cuerpos líquidos y sólidos? En ellos, también existe el movimiento térmico de las moléculas, aunque en menor medida que en el aire. Pero su cambio es bastante notable, lo que determina la temperatura de líquidos y sólidos.
Las moléculas continúan moviéndose incluso a la temperatura de fusión del hielo, así como a una temperatura negativa. Por ejemplo, la velocidad de una molécula de hidrógeno a temperatura cero es 1950 m / s. Cada segundo en 16 cm ^ 3 de aire, ocurren mil millones de colisiones de moléculas. Con el aumento de la temperatura, aumenta la movilidad de las moléculas, aumenta el número de colisiones, respectivamente.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que temperatura y calurosamente La esencia no es lo mismo. Un ejemplo simple: una estufa de gas común en la cocina tiene quemadores grandes y pequeños en los que se quema el mismo gas. La temperatura de combustión del gas es la misma, por lo que la temperatura de los quemadores también es la misma. Pero el mismo volumen de agua, como una tetera o un balde, hervirá más rápido en un quemador grande que en uno pequeño. Esto se debe a que un quemador grande produce más calor, quema más gas por unidad de tiempo o tiene más potencia.
¿Cómo determinar la cantidad de calor, en qué unidades? En el curso de física de la escuela hay muchos problemas dedicados a calentar y hervir agua, que son muy instructivos e interesantes, incluso solo en el proceso de resolución.
Por unidad de energía térmica tomada caloría. Esta es la cantidad de calor que proporciona el calentamiento de 1 gramo (cm ^ 3) de agua por 1 ° C (1 grado Celsius). La temperatura del cuerpo físico en grados refleja el nivel de su energía térmica. Para medir la temperatura utilizada termómetrosa menudo referido termómetros.
Si dos cuerpos físicos tienen la misma temperatura, cuando están conectados, no se produce transferencia de calor. Si uno de los cuerpos tiene una temperatura más alta, cuando está conectado a un cuerpo frío, la temperatura del frío aumenta y viceversa. La forma más fácil de verificar esto cuando se mezclan líquidos: en la vida cotidiana, todos tenían que, al menos en el baño, mezclar agua caliente y fría para obtener la temperatura requerida.
Escalas de temperatura
Como sabes, hay varios escalas de medición de temperatura. ¿Cómo se puede explicar esto, porque la temperatura es la misma, pero en diferentes escalas completamente diferentes?
Tales desacuerdos no son exclusivos de la temperatura.Después de todo, el mismo peso en los viejos tiempos se medía en libras y libras, y ahora en gramos y kilogramos, lo mismo con dimensiones lineales: milímetros, metros, pulgadas, pies y brazas y codos muy viejos.
Una breve historia del desarrollo de escalas de temperatura.
Lo mas primer termómetro fue inventado por el famoso erudito medieval italiano Galileo Galilei (1564-1642). El funcionamiento del dispositivo se basó en el fenómeno de un cambio en el volumen de un gas durante el calentamiento y el enfriamiento. Este termómetro carecía de una escala precisa que expresara la temperatura en forma numérica, por lo que el resultado de la medición fue muy inexacto.
Un físico alemán propuso instrumentos más precisos para medir la temperatura. Gabriel Fahrenheit (1686-1736), que en 1709 se desarrolló termómetro de alcoholy en 1714 mercurio. La escala de temperatura fue nombrada por el inventor escala Fahrenheit.
El punto de referencia más bajo de esta escala (0 ° F) fue el punto de congelación de la solución salina. Era esta temperatura en ese momento distante la más baja que podía reproducirse con suficiente precisión. El punto más alto fue la temperatura del cuerpo humano (96 ° F), "medida bajo el brazo de un inglés sano".
En ese momento, Fahrenheit vivía en Inglaterra, y fue allí donde hizo sus descubrimientos. Por lo tanto, en los países de habla inglesa, la escala Fahrenheit se ha utilizado durante mucho tiempo, en los tiempos modernos, los países de la cultura inglesa también se han cambiado a la escala Celsius. Los termómetros médicos en estos países todavía usan la escala Fahrenheit.
Un científico francés propuso otra escala de temperatura en 1730 René Reaumur (1683-1757), que en 1737 fue reconocido como miembro honorario de la Academia de Ciencias de San Petersburgo. Por lo tanto, en Rusia para medir la temperatura comenzó a usar termómetros con Escala Reaumur.
Igual que escala celsius, esta escala tenía dos puntos de referencia: la temperatura de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua. Se obtuvo un grado de tal escala dividiendo la escala completa en 80 partes - grados. Esta escala se usó solo por unas pocas décadas, después de lo cual se volvió obsoleta.
En 1742, un físico sueco. Anders Celsius (1701-1744) propusieron una escala de temperatura decimal familiar. Utiliza los mismos puntos de referencia que Reaumur, solo la escala se divide de manera uniforme, no en 80, sino en 100 divisiones. Por lo tanto, un grado en la escala Celsius es 1/100 de la diferencia en las temperaturas de ebullición y congelación del agua.
La última escala de temperatura fue propuesta por el inglés. William Thomson (1824-1907), que por méritos científicos en 1866 recibió el título de Barón Kelvin. Escala Kelvin Todavía se usa como el estándar principal de la termometría moderna. En esta escala, el cero absoluto (−273.15 ° C) se toma como punto de referencia.
Según la teoría de Kelvin, a esta temperatura, cualquier movimiento térmico cesa. A esta temperatura, todos los conductores tienen resistencia cero a la corriente eléctrica, superconductividad. Tal temperatura aún no ha sido alcanzada por nadie, solo existe teóricamente.
Sigue leyendo en el próximo artículo.
Boris Aladyshkin, electro-es.tomathouse.com
Continuación de la serie de artículos:
- Sensores de temperatura. Termistores
- Sensores de temperatura. Termopares
- ¿Cómo puedo obtener electricidad usando gas doméstico común?
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