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氣溫的測量方法

介紹幾種常用的溫度計:

1.氣體溫度計:以壹定質量的氣體為工作物質的溫度計。氣體溫度計用於將理想氣體溫標表示為標準溫標。氣體溫度計測得的溫度與熱力學溫度壹致。氣體溫度計在容器中充入氫氣或氮氣(氫氣或氦氣多用作測溫物質,因為氫氣和氦氣的液化溫度很低,接近絕對零度,所以其測溫範圍很廣),它們的性質可以外推至理想氣體。這種溫度計有兩種:定容氣體溫度計和恒壓氣體溫度計。定容氣體溫度計是指氣體的體積保持不變,壓力隨溫度變化。恒壓氣體溫度計是指氣體壓力保持不變,而體積隨溫度變化的溫度計。

2.電阻溫度計:根據導體電阻隨溫度變化的規律來測量溫度的溫度計。最常用的電阻溫度計是金屬線制成的感溫元件,主要有鉑電阻溫度計和銅電阻溫度計,低溫時有碳、鍺、銠鐵電阻溫度計。精密鉑電阻溫度計是目前最精確的溫度計,溫度範圍約為14 ~ 903 K,誤差可低至萬分之壹攝氏度。它是壹種能復現國際實用溫標的參考溫度計。在我國,壹等和二等標準鉑電阻溫度計也用於傳遞溫標,並作為檢定水銀溫度計和其他類型溫度計的標準。分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計,兩者都是根據電阻值隨溫度變化的特性制作的。金屬溫度計主要由純金屬制成,如鉑、金、銅、鎳和銠鐵磷青銅合金。半導體溫度計主要使用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠,已被廣泛使用。其測量範圍約為-260℃至600℃。

3.熱電偶溫度計:用熱電偶測量溫度的溫度計。兩個不同的金屬導體的兩端連接起來形成壹個閉合回路,壹端加熱,另壹端冷卻,這樣兩個接觸點之間就會由於溫度的不同而產生電動勢,導體中就會產生電流。因為這種熱電電動勢是兩個接觸點之間溫差的函數,所以溫度計就是由這種特性制成的。如果在熱電偶的電路上連接壹根或多根不同金屬的導線,那麽連接導線和接觸點的溫度是均勻的,對原始電動勢沒有影響。通過測量熱電電動勢,可以得到被測溫度,從而形成熱電偶溫度計。這個溫度計的溫度範圍很寬。比如銅和康銅組成的熱電偶的測溫範圍在200℃~ 400℃之間;鐵康銅在200 ~ 1000℃使用。由鉑和鉑銠合金(10%銠)組成的熱電偶可以測量1000攝氏度以上的溫度。銥和銠(銠的50%)可以在2300℃使用;如果用鎢鉬(25%鉬),可以達到2600℃。

4.高溫溫度計:指專門用於測量500℃以上溫度的溫度計,包括光學溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和結構比較復雜,這裏就不討論了。它的測量範圍從500℃到3000℃以上,不適於低溫測量。

5.指針式溫度計:是壹種形似儀表盤的溫度計,也稱溫度計,用於測量室溫。它是根據金屬熱脹冷縮的原理制成的。它使用雙金屬作為溫度傳感元件來控制指針。雙金屬片通常由銅片和鐵片鉚接在壹起,銅片在左邊,鐵片在右邊。由於銅的熱脹冷縮作用比鐵明顯得多,當溫度升高時,銅片拉動鐵片向右彎曲,指針在雙金屬的帶動下向右偏轉(指向高溫);相反,當溫度變低時,指針在雙金屬的驅動下向左偏轉(指向低溫)。

6.玻璃管溫度計:玻璃管液體溫度計是應用最廣泛的溫度計,結構簡單,使用方便,精度高,價格低廉。按用途分類,可分為工業用、標準用、實驗室用三種。標準玻璃溫度計成套供應,可用於驗證其他溫度計。精度可以達到0.05 ~ 0.1攝氏度。在使用工業玻璃溫度計時,為了避免被打碎,玻璃管通常由金屬套管保護,只有刻度部分暴露在外,供操作者閱讀。實驗室使用的玻璃管溫度計形式與標準溫度計相似,準確度也較高。

7.壓力溫度計:新壹代液體壓力溫度計及其系列產品克服了原有產品性能單壹、可靠性差、溫度封裝大的缺點,將測溫元件的體積縮小到原來的1/30或1/60,創造性地將傳感器熱電阻安裝在測溫元件中,實現了機電壹體化的測溫功能。形成了以液體壓力溫度計為基礎的壹系列多功能溫度儀表,如遠傳、防震、防腐、電接點、溫度信號傳輸等。分為普通型和防爆型兩個系列。溫度計的原理是基於在壹個封閉的測溫系統中,飽和蒸汽壓與被蒸發液體溫度的變化關系,來測量溫度。當燈泡感受到溫度變化時,封閉系統中的飽和蒸汽產生相應的壓力,使彈性元件的曲率發生變化,彈性元件的自由端發生位移,再由齒輪放大機構將位移變為指示值。這種溫度計具有燈泡體積小、反應速度快、靈敏度高、讀數直觀等特點。,幾乎集成了玻璃棒溫度計、雙金屬溫度計和氣體壓力溫度計的所有優點。可制成防震防腐型,可實現遠程聯系。是目前應用最廣泛、最全面的機械測溫儀器。

8.旋轉溫度計:旋轉溫度計由卷曲的雙金屬制成。雙金屬片壹端固定,另壹端連接指針。由於兩塊金屬的膨脹程度不同,雙金屬片在不同溫度下的卷曲程度不同,指針隨之指向表盤上的不同位置。從刻度盤上的讀數可以知道溫度。

9.半導體溫度計:半導體的電阻變化與金屬不同。溫度升高,其電阻減小,變化幅度大。因此,少量的溫度變化也能使電阻發生明顯的變化。制成的溫度計精度高,常被稱為溫度傳感器。

10.熱電偶溫度計:兩種成分不同的導體(稱為熱電偶絲或熱電極)兩端連接在壹個合成電路上。當連接點的溫度不同時,電路中就會產生電動勢。這種現象叫做熱電效應,這個電動勢叫做熱電勢。熱電偶利用這壹原理測量溫度。直接用來測量介質溫度的壹端稱為工作端(也叫測量端),另壹端稱為冷端(也叫補償端)。與冷端顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會顯示熱電偶產生的熱電勢。實際上,熱電偶是壹種能量轉換器,將熱能轉化為電能,利用產生的熱電勢來測量溫度。對於熱電偶的熱電勢,要註意以下幾個問題:①熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端兩端的溫度函數之差,而不是熱電偶冷端和工作端的溫度函數之差;(2)熱電偶產生的熱電勢,當熱電偶的材料均勻時,與熱電偶的長度和直徑無關,只與熱電偶材料的成分和兩端溫差有關;③當兩根熱電偶絲的材料成分確定後,熱電偶的熱電勢只與熱電偶的溫差有關;如果熱電偶冷端溫度保持不變,則熱電偶的熱電勢只是工作端溫度的單值函數。

11.光熱量計:是利用熱源輻射的亮度與溫度的關系來測量高溫的儀器。儀器的主要部分包括:壹個紅色玻璃濾光片F和壹個小燈泡L安裝在望遠鏡M管內。當高溫計面對熔爐時。從望遠鏡中,我們可以看到燈泡的黑色燈絲和它後面火焰的強光。並且可變電阻器r與燈絲電源e和可變電阻器r串聯連接,並且調節可變電阻器r的電阻值,使得適當的電流通過燈絲。直到燈絲的亮度和火的亮度壹樣。如果事先將已知的溫度值刻在電流表A上,則可從電流表的讀數中直接讀出溫度值。測量溫度時,不需要儀器與被測物體接觸,所以光學高溫計可以用來測量許多金屬熔點以上的溫度。如果壹個物體的溫度高到可以發出大量可見光,可以通過測量它的熱輻射來確定。這種溫度計叫做光學溫度計。這種溫度計主要由壹個帶有紅色濾光片的望遠鏡和壹套帶有小燈泡、檢流計和可變電阻的電路組成。使用前,建立燈絲不同亮度所對應的溫度與電流計讀數之間的關系。使用時,將望遠鏡對準被測物體,調節電阻,使燈泡亮度與被測物體亮度相同。此時,待測物體的溫度可以從檢流計中讀出。

12.液晶溫度計:不同配方制成的液晶,相變溫度不同。當它們改變相位時,它們的光學性質也會改變,使液晶看起來變色。如果把相變溫度不同的液晶塗在壹張紙上,通過液晶顏色的變化就可以知道溫度。這種溫度計的優點是容易讀數,但缺點是不夠精確。常用於觀賞魚缸,指示水溫。