Sensores de temperatura. Parte I Um pouco de teoria e história

Qual é a temperatura

Antes de começar a história sobre sensores de temperatura, você deve entender o que é temperatura em termos de física. Por que o corpo humano sente uma mudança de temperatura, por que dizemos que hoje está quente ou apenas quente, e no dia seguinte está frio ou até frio.

O termo temperatura vem da palavra latina temperatura, que na tradução significa condição normal ou deslocamento adequado. Como quantidade física, a temperatura caracteriza a energia interna de uma substância, o grau de mobilidade das moléculas, a energia cinética das partículas em um estado de equilíbrio termodinâmico.

Um exemplo é o ar, cujas moléculas e átomos se movem aleatoriamente. Quando a velocidade de movimento dessas partículas aumenta, eles dizem que a temperatura do ar é alta, o ar é quente ou até quente. Em um dia frio, por exemplo, a velocidade das partículas de ar é pequena, o que parece um frescor agradável ou até um “frio de cachorro”. Note-se que a velocidade das partículas do ar não depende da velocidade do vento! Esta é uma velocidade completamente diferente.

Isso é o que diz respeito ao ar, nele as moléculas podem se mover livremente, mas e os corpos líquidos e sólidos? Neles, o movimento térmico das moléculas também existe, embora em menor grau do que no ar. Mas sua mudança é bastante perceptível, o que determina a temperatura de líquidos e sólidos.

As moléculas continuam se movendo mesmo na temperatura de derretimento do gelo, bem como a uma temperatura negativa. Por exemplo, a velocidade de uma molécula de hidrogênio em temperatura zero é de 1950 m / s. A cada segundo em 16 cm ^ 3 de ar, ocorrem mil bilhões de colisões de moléculas. Com o aumento da temperatura, a mobilidade das moléculas aumenta, o número de colisões, respectivamente, aumenta.

No entanto, deve-se notar que temperatura e calorosamente a essência não é a mesma coisa. Um exemplo simples: um fogão a gás comum na cozinha possui queimadores grandes e pequenos nos quais o mesmo gás é queimado. A temperatura de combustão do gás é a mesma, portanto a temperatura dos queimadores também é a mesma. Mas o mesmo volume de água, como uma chaleira ou um balde, ferverá mais rapidamente em um queimador grande do que em um pequeno. Isso ocorre porque um queimador grande produz mais calor, queima mais gás por unidade de tempo ou tem mais energia.

Como determinar a quantidade de calor, em que unidades? No curso de física da escola, existem muitos problemas dedicados ao aquecimento e à água fervente, que são muito instrutivos e interessantes, mesmo no processo de resolução.

Por unidade de energia térmica consumida calorias. Essa é a quantidade de calor que fornece aquecimento de 1 grama (cm ^ 3) de água por 1 ° C (1 grau Celsius). A temperatura do corpo físico em graus reflete o nível de sua energia térmica. Para medir a temperatura usada termômetrosfrequentemente referido termômetros.

Se dois corpos físicos têm a mesma temperatura, quando estão conectados, a transferência de calor não ocorre. Se um dos corpos tiver uma temperatura mais alta, quando estiver conectado a um corpo frio, a temperatura do frio aumentará e vice-versa. A maneira mais fácil de verificar isso ao misturar líquidos: na vida cotidiana, todos tinham que, pelo menos no banho, misturar água quente e fria para obter a temperatura necessária.

Balanças de temperatura

Como você sabe, existem vários escalas de medição de temperatura. Como isso pode ser explicado, porque a temperatura é a mesma, mas em escalas diferentes, completamente diferentes?

Tais desacordos não são exclusivos da temperatura.Afinal, o mesmo peso nos velhos tempos era medido em libras e libras, e agora em gramas e quilogramas, o mesmo com dimensões lineares: milímetros, metros, polegadas, pés e braças e cotovelos muito velhos.

Uma breve história do desenvolvimento de escalas de temperatura

O mais primeiro termômetro foi inventado pelo famoso estudioso medieval italiano Galileo Galilei (1564-1642). A operação do dispositivo foi baseada no fenômeno de mudanças no volume de gás durante o aquecimento e o resfriamento. Este termômetro não possuía uma escala precisa que expressasse a temperatura na forma numérica, portanto o resultado da medição era muito impreciso.

Instrumentos mais precisos para medir a temperatura foram propostos por um físico alemão Gabriel Fahrenheit (1686-1736), que em 1709 desenvolveu termômetro de álcool, e em 1714 mercúrio. A escala de temperatura foi nomeada para o inventor escala Fahrenheit.

O ponto de referência mais baixo dessa escala (0 ° F) foi o ponto de congelamento da solução salina. Era essa temperatura naquele momento distante que era a mais baixa que podia ser reproduzida com precisão suficiente. O ponto mais alto foi a temperatura do corpo humano (96 ° F) ", medida sob o braço de um inglês saudável".

Naquela época, Fahrenheit morava na Inglaterra e foi lá que ele fez suas descobertas. Portanto, nos países de língua inglesa, a escala Fahrenheit é usada há muito tempo; nos tempos modernos, os países da cultura inglesa também mudaram para a escala Celsius. Os termômetros médicos nesses países ainda usam a escala de Fahrenheit.

Outra escala de temperatura em 1730 foi proposta por um cientista francês Rene Reaumur (1683-1757), que em 1737 foi reconhecido como membro honorário da Academia de Ciências de São Petersburgo. Portanto, na Rússia para medir a temperatura começou a usar termômetros com Escala de reaumur.

O mesmo que escala celsius, essa escala tinha dois pontos de referência - a temperatura de fusão do gelo e o ponto de ebulição da água. Um grau dessa escala foi obtido dividindo a escala inteira em 80 partes - graus. Essa escala foi usada por apenas algumas décadas, após as quais se tornou obsoleta.

Em 1742, um físico sueco Anders Celsius (1701-1744) propuseram uma escala de temperatura decimal familiar. Ele usa os mesmos pontos de referência do Reaumur, apenas a escala é dividida igualmente, não em 80, mas em 100 divisões. Assim, um grau na escala Celsius é 1/100 da diferença nas temperaturas de ebulição e congelamento da água.

A última escala de temperatura foi proposta pelo inglês William Thomson (1824-1907), que por mérito científico em 1866 recebeu o título de Barão Kelvin. Kelvin Scale Ainda é usado como o principal padrão da termometria moderna. Nesta escala, o zero absoluto (-273,15 ° C) é tomado como ponto de referência.

Segundo a teoria de Kelvin, a essa temperatura, qualquer movimento térmico cessa. Nesta temperatura, todos os condutores têm resistência zero à corrente elétrica, supercondutividade. Essa temperatura ainda não foi atingida por ninguém, ela existe apenas teoricamente.

Leia no próximo artigo.

Boris Aladyshkin, bgv.electricianexp.com

Continuação da série de artigos:

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