Методы и средства измерения температуры

5. Методы и средства измерения температуры

5.1. Общие сведения

Температурой называют физическую величину, характеризующую степень нагретости тела. По современным представлениям температура - это условная статистическая величина, прямо пропорциональная средней кинетической энергии частиц вещества (молекул и атомов).

Измерять температуру можно только косвенным путем, основываясь на зависимости от температуры таких физических свойств тел, которые поддаются непосредственному измерению. Эти свойства тел называют термометрическими. Измерение температуры практически осуществляется методом сравнения степени нагретости двух тел, причем степень нагретости одного из тел предполагается известной.

Для создания термометра (средства для измерения температуры) необходимо иметь температурную шкалу. Температурной шкалой называют конкретную функциональную числовую связь температуры со значениями измеряемого термометрического свойства.

Первые шкалы появились в XVIII веке. Для построения их выбирались две опорные (реперные) точки t₁ и t₂, представляющие собой температуры фазового равновесия чистых веществ. Разность температур t₁–t₂ называют основным температурным интервалом.

Позднее было выяснено, что показания термометров, имеющих разные термометрические вещества, использующих одно и то же термометрическое свойство и равномерную градусную шкалу, совпадают лишь в реперных точках, а в других точках показания расходятся.

В настоящем время в нашей стране допускается применение двух температурных шкал: абсолютной термодинамической и международной практической.

Температура по обеим шкалам может быть выражена в единицах Кельвина (К) и в градусах Цельсия (C⁰) в зависимости от положения нуля по шкале.

Абсолютная температура обозначается буквой Т, а температура по стоградусной шкале t.

,                                                                                 (5.1.)

где Т₀ = 273,15К

Международная практическая шкала принята в 1968 году и является обязательной с 1 января 1971года.

Проблема создания температурной шкалы, не зависящей от термометрических свойств веществ, была решена в 1848 году Кельвином, а предложена им шкала была названа термодинамической (абсолютной).

В 1927 году было принято решение термодинамическую шкалу заменить международной практической температурной шкалой. Она базируется на 11-ти основных реперных точках и 27-ми вторичных и охватывает диапазон температур от 13,956К до 3660К (-256,194¸3387С⁰).

Имеются различные методы и средства измерения температуры. Они не обладают универсальностью, и их выбор определяется требуемой точностью и длительностью измерений, необходимостью регистрации и автоматического регулирования температуры.

Температуру измеряют двумя основными способами - контактным и бесконтактным.

Контактный способ измерения основан на прямом контакте термометра с контролируемым объектом. При измерении температуры этим способом добиваются состояния теплового равновесия термометра и объекта. Этот способ широко применяется, так как обеспечивается высокая точность и надежность измерений, возможность передачи показаний на расстоянии и так далее.

Недостатки: искажение поля объекта, не всегда возможно осуществить