Шкалы температур — справочник студента

С понятиями «температура», «измерение температуры», «термометр» мы постоянно сталкиваемся как при рассмотрении физических или химических процессов в науке и производстве. Температура является одним из важнейших параметров, характеризующих многие процессы пищевой технологии.

Такие процессы, как нагрев, выпечка, варка, обжарка, сушка, выпарка и др., предназначенные для получения готовых или промежуточных продуктов высокого качества, требуют точного измерения температуры.

Диапазон изменения температур, используемых в пищевой промышленности, очень широки охватывает интервал от минус 90-100 до плюс 1200 °С и выше.

Температура — физическая величина, количественно ха­рактеризующая меру средней кинетической энергии теп­лового движения молекул какого-либо тела или вещества.

Из определения температуры следует, что она не может быть измерена непосредственно, и судить о ней можно по изменению других физических свойств тел (объема, давления, электрического сопротивления, термоЭДС, интенсив­ности излучения и т.д). При этом необходимо располагать уравнением, связывающим температуру с этой физической величиной.

Все это означает необходимость введения температурной шкалы, которая представляет собой непрерывную совокупность чисел, линейно связанных с численными значениями какого-либо физического свойства тела, представляющего собой однозначную и монотонную функцию температуры.

Температурная шкала—это ряд отметок внутри температурного интервала, ограниченного двумя легко воспроизводимыми постоянными (основными или опорными) точками. Следовательно,

где   и  — две постоянные, легко воспроизводимые температуры; n— целое число, на которое разбивается температурный интервал .

Подобный подход предусматривает произвольный выбор шкалы температур. Вместе с тем, очевидна необходимость установления единства понятия «градус» и обеспечения его определения с максимальной точностью.

Первое достоверно известное устройство для измерения температуры было создано Г. Галилеем около 1595 г.  Этот прибор (термоскоп) использовал явление изменения объема газа при нагревании и охлаждении. Однако этот прибор (и последующие аналоги) имел большой недостаток: его шкала была относительной и показания не могли быть выражены в численной форме.

Крупным шагом в развитии термометрии было введение изобретателем ртутного термометра Г.Фаренгейтом (G. Fah­renheit) в начале 18 века первой температурной шкалы, названной его именем, опирающейся на две опорные точки.

В качестве нижней опорной точки (00F) он использовал температуру замерзания солевого раствора, самую низкую воспроизводимую в то время, а в качестве верхней точки – температуру человека (960F – в старину было удобнее считать дюжинами).

Сам изобретатель определял вторую эталонную точку как температуру под мышкой здорового англичанина.

Привычная нам десятичная температурная шкала была предложена А. Цельсием (A. Celsius) в 1742 году. В качестве опорных точек для нее используются температура плавления льда (0°С) и температура кипения воды (100°С).

Перечисленные интервальные температурные шкалы реализовывались с помощью жидкостных термометров. Их недостаток – нелинейное отклонение шкалы от термодинамической, обусловленное свойствами рабочих веществ.

Первая температурная шкала была предложена и осуществлена Д. Г. Фаренгейтом (1724 г.). Температурные шкалы устанавливались произвольным выбором нулевой и других постоянных точек и произвольным принятием интервала температуры в качестве единицы.

Фаренгейт не был ученым. Он занимался изготовлением стеклянных прибо­ров. Ему стало известно, что высота столба ртутного барометра зависит от температуры. Это навело его на мысль создать стеклянный ртутный термометр с градусной шкалой.

Через несколько лет, в 1731 г. Р. А. Реомюр предложил использовать для стеклянных термометров спирт такой концентрации, который при температуре плавления льда заполнял бы объем в 1000 объемных единиц, а при температуре кипения расширялся бы до 1080 единиц. Соответственно температуру плавления льда Реомюр предложил первоначально обозначить 1000°, а кипения воды 1080* (позднее 0° и 80°).

В 1742 г. А. Цельсий, используя ртуть в стеклянных термометрах, обозначил точку плавления льда за 100°, а точку кипения воды за 0°. Такое обозначение ока­залось неудобным и спустя 3 года Штремер (или возможно К. Линней) предло­жил изменить обозначения, принятые вначале Цельсием, на обратные.

Был предложен и ряд других шкал. М. В. Ломоносов предложил жидкостный. термометр со шкалой 150° в интервале от точки плавления льда до точки кипения, воды. И, Г. Ламберт (1779 г.) предлагал воздушный термометр со шкалой 375°, принимая за 1° одну тысячную часть расширения объема воздуха. Известны так­же попытки создать термометры на основе расширения твердых тел (П. Мушен-брук, 1725 г.).

• Все предлагаемые температурные шкалы строились (за редким исключением) одинаковым путем: двум (по меньшей мере) посто­янным .точкам присваивались определенные числовые значения и предполагалось, что видимое термометрическое свойство используемого в термометре вещества линейно связано с темпера­турой t:
• где k— коэффициент пропорциональности;
• Е — термометрическое свойство;
• D— постоянная.

Принимая для двух постоянных точек определенные значения температур, можно вычислить постоянные k и D и на этой основе построить температурную шкалу. К сожалению, как выяснилось позднее, коэффициент kнельзя было считать постоянным.

При изменении температуры коэффициент k меняется, причем различно для разных термометрических веществ. Поэтому термометры, по­строенные на базе различных термометрических веществ с равно­мерной градусной шкалой, давали при температурах, отличающихся от температур постоянных точек, различные показания.

Последние становились особенно заметными при высоких (много больших температуры кипения воды) и очень низких температурах.

Однако,  реализация термодинамической шкалы на практике требует проведения большого числа экспериментов и  реализовать непосредственно термодинамическую шкалу температур невозможно из-за тепловых потерь в окружающую среду.

Для практического использования термодинамической шкалы должна быть построена практическая температурная шкала, совпадающая с термодинамической и воспроизводящая ее во всем диапазоне измерения температур.

По мере расширения научных наблюдений и развития промышленного произ­водства возникла естественная необходимость установить какую-то единую темпе­ратурную шкалу. Первая попытка в этом направлении была предпринята в 1877 г.

, когда Международный комитет мер и весов принял в качестве основной темпера­турной шкалы стоградусную водородную шкалу. За нулевую отметку была при­нята точка таяния льда, а за 100°- точка кипения воды при нормальном атмо­сферном давлении 760 мм. рт. ст.

Температура определялась по давлению водо­рода в постоянном объеме. Нулевая отметка соответствовала давлению 1000 мм. рт. ст.

Градусы температуры по этой шкале очень близко совпадали с градусами термодинамической шкалы, однако практическое применение водородного термо­метра ограничивалось из-за небольшого интервала температур примерно от -25 до +100°

В начале XX в. широко применялись шкалы Цельсия (или Фа­ренгейта — в англо-американских странах) и Реомюра, а в научных работах — также шкалы Кельвина и водородная.

При резко возрос­ших потребностях в точной оценке температуры пересчеты с одной шкалы на другую создавали большие трудности и приводили к ряду недоразумений.

Поэтому после нескольких лет подготовки и пред­варительных временных решений VIII Генеральная конференция мер и весов приняла в 1933 г. решение о введении Международной температурной шкалы (МТШ).

Эта температурная шкала основана на использовании в качестве опорных (реперных) точек температуры изменения агрегатного состояния определенных веществ, которые могут быть воспроизведены, и которым присвоены точные значения температур, а также  эталонных приборов, градуированных при этих температурах.

В интервалах между температурами реперных точек температура определяется по соответствующим формулам.

Это решение было в законодатель­ном порядке утверждено большинством развитых стран мира.

Опыт применения Международной температурной шкалы пока­зал на необходимость внесения в нее ряда уточнений и дополнений, чтобы по возможности максимально приблизить ее к термодинами­ческой шкале.    В 1968.г.

Международный комитет мер и весов при­нял новую Международную практическую шкалу 1968 г. — МПТШ-68.

МПТШ-68 выбрана таким образом, чтобы температура, изме­ренная по этой шкале, была близка к термодинамической температуре, и разности между ними оставались в пределах современной точности измерений.

Единицей температуры термодинамической температурной шкалы согласно является кельвин (К), единицей температуры по практическим температурным шкалам являются также кельвин (К) и градус Цельсия (°С), связанные следующим соотношением:где t–температура, °С; T –  термодинамическая температура, К;  

Кельвин есть 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Единица, применяемая для выражения температуры Цельсия, градус Цель­сия (°С), равна кельвину. Температура тройной точки принимается равной 273,16°К.

Международная практическая температурная шкала    (МПТШ), так же как   и МТШ,  базируется на  шести постоянных  первичных точках.

В настоящее время в качестве стандарта принята уточненная в 1990 году версия  МПТШ-69 шкала  ITS-90 (МТШ-90),  построенная в диапазоне от 0,65 К до 1357 К и использующая  в качестве основных реперных точек  давление насыщенных паров гелия (в нижних пределах), тройную точку водорода, воды, точки затвердевания олова, цинка, алюминия, серебра, золота, меди.

Источник: https://all4learning.ru/prochaya-uchebnaya-literatura/lekciya-po-teme-temperaturnye-shkaly/

Основные принципы построения практических температурных шкал

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 14Следующая ⇒

Способ градуировки вторичных платиновых термометров с внесением поправок в реперных точках лежит в основе международной температурной шкалы, которая воспроизводит температуры по термодинамической температурной шкале с минимальными отклонениями от последней.Важное преимущество международной температурной шкалы — ее независимость от конкретного термометра — носителя шкалы.

Шведский профессор астрономии Андерс Цельсий в 1742 году предложил свою шкалу. Он остановился на двух опорных точках — температуре кипения воды — 0 0С и температуре таяния льда — 100 0С. вскоре известный ботаник Карл Линней поменял местами опорные точки и термометр Цельсия приобрел для нас обычный вид.

• Соотношение между градусами имеет вид:
• t 0С = 1,25 0R = 5/9(0F — 32), где С, R, F градусы соответственно Цельсия, Реомюра и Фаренгейта.
• Термометры расширения жидкостно-стеклянные.
• В жидкостно-стеклянных термометрах жидкость помешается в стеклянный баллон, который соединен с капилляром, по которому она поднимается, если баллон поместить в зону измерения температуры.

В качестве жидкости может использоваться ртуть в диапазоне измеряемых температур от –25 до +600 0С. При температуре ниже —25 0С ртуть начинает замерзать, поэтому такие термометры при отрицательных температурах не используют.

Термометры выпускаются двух основных типов: палочные и с внутренней вложенной шкалой.

Палочный термометр состоит из термобаллона, соединенного с толстостенным капилляром. Шкала у этого термометра нанесена непосредственно на наружной поверхности капилляра в виде насечки по стеклу. Палочные термометры являются более точными по сравнению с термометрами с вложенной шкалой.

Кроме ртутных термометров выпускаются термометры, заполненные подкрашенной органической жидкостью, например, спиртом, эфиром. Диапазон работы их зависит от физических свойств жидкости, то есть интервала температур, в котором вещество остается в жидком состоянии.

Монтируют стеклянные термометры в специальных оправах, заполненных машинным маслом или медными опилками.

Длина гильзы подбирается таким образом, чтобы чувствительная часть термометра находилась в зоне измерения, на оси трубопровода.

На горизонтальных участках трубопроводов диаметром менее 200 мм термометр устанавливают наклонно навстречу потоку, при диаметре более 200 мм – перпендикулярно потоку.

Термометры расширения металлические.

Чувствительный элемент биметаллического термометра представляет собой биметаллическую пластину (пружину), состоящую из двух металлических пластинок имеющих различные коэффициенты линейного расширения. Эти пластинки соединяются между собой сваркой или пайкой.

Слой термобиметалла, обладающий большим коэффициентом линейного расширения, называется активным в отличии от инертного слоя с меньшим коэффициентом линейного расширения. При нагревании биметаллическая пластинка изгибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом.

По величине изгиба или перемещению свободного конца можно судить об измеряемой температуре (рис).

Дилатометрическийй термометр (стержневой) состоит из трубки и стержня, изготовленных из разных металлов. Стержень расположен внутри трубки. Один конец его жестко прикреплен ко дну трубки. Длина трубки и стержень по разному изменяются при нагревании. Изменение соотношения их длин и характеризуют температуру (рис).

Измерение рН. Основные понятия. Датчики рН-метров. Блок схема измерительного комплекса

1. Значение pH растворов может быть определено различными способами, например:
2. Колориметрическим способом, основанным на свойстве некоторых веществ изменять свой цвет в зависимости от концентрации водородных ионов;
3. Потенциометрическим способом, основанным на измерении разности электрических потенциалов двух специальных электродов, один из которых, измерительный, а другой, сравнительный.
4. Блок-схема системы приборов и устройств для измерения рН в промышленности представляет собой последовательное соединение в основном пяти элементов: объект — датчик — линия связи — высокоомный потенциометр (рН-метр) — промышленный потенциометр.
5. В зависимости от вида объекта выбирают необходимый датчик рН метра.
6. Промышленностью в основном выпускаются три вида датчиков рН метров: магистральные, проточные и погружные.

Магистральные (рис.) ДМ-0М монтируется в технических трубопроводах, диаметром меньше 100 мм. Изготавливают корпуса этих датчиков из неметаллических материалов (керамика, пластмасса).

Для установки выбирают спокойный участок, где нет наклонов, перекосов, изгибов, вибрации.

Магистральный датчик ДМ-0*М

Если диаметр трубопровода достаточно большой, если давление или расход велики, применяют другие датчики — проточные ДПр-000 (рис.). Эти датчики устанавливают на отводных линиях. Для этого от технологического трубопровода отводят трубопровод меньшего диаметра.

Проточный датчик рН-метра

Отведенный исследуемый раствор проходит через электролитическую ячейку. До ячейки устанавливают ручной клапан, с помощью которого можно отрегулировать расход проходящего через ячейку раствора, при необходимости отключить измерительное устройство. Раствор после прохождения через ячейку возвращают на предыдущую стадию переработки, сбрасывают в канализацию или отправляют на утилизацию.

Погружные — ДПг-000. Устанавливают на крышках аппаратов и на поплавках, на боковых стенках.

Датчики рН-метров подбирают по следующим характеристикам:

— По виду, составу измеряемой среды.

— По диапазону измерения рН. Есть датчики, работающие в узком диапазоне (в пределах нескольких единиц) и широком диапазоне рН. Чем меньше диапазон измерения, тем выше точность измерения.

— По условиям работы (наличию примесей в растворе, диаметру трубопровода, температуре, давлению и т.д.).

Пропорциональными регуляторами (статическими) называются такие регуляторы, у которых изменение выходной величины пропорционально изменению входной, то есть реализуется пропорциональный или статический закон регулирования. Эти регуляторы с жесткой обратной связью.

• Записывается сокращенно в виде обозначения П или Ст.
• Уравнение П — закона регулирования имеет вид:
• У=k Х,
• где k — коэффициент усиления, коэффициент передачи регулятора.
• Параметр настройки регулятора — ПП (предел пропорциональности) часто представляют в виде величины обратной коэффициенту усиления k в %:
• Для пневматических регуляторов ПП заменяется аналогичным параметром настройки — диапазоном дросселирования (ДД), в %.

Коэффициент усиления КРхарактеризует чувствительность регулятора. Его можно изменять (настраивать) с учетом свойств объекта регулирования.

То есть пределом пропорциональности регулятора называется диапазон изменения регулируемого параметра, соответствующий перемещению регулирующего органа из одного крайнего положения в другое

Действие П-регулятора заключается в том, чтобы «догнать» отклоняющий параметр и остановить его, то есть прекратить его изменение. Достоинствами П-регуляторов является то, что они в обладают:— высоким быстродействием, то есть малым временем регулирования,— обеспечивают высокую устойчивостью процесса регулирования,— относительно просты по конструкции.

1. Недостатками пропорциональных регуляторов являются:— большое значение величины динамического перерегулирования (Уmax),— наличие статической ошибки регулирования, которая со временем накапливается и может значительно снизить качество (точность) регулирования.
2. П-регуляторы применимы для регулирования параметров объектов с саморегулированием и без него, с небольшим запаздыванием и при незначительных колебаниях нагрузки, когда можно допустить небольшую статическую ошибку.
3. БИЛЕТ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/2x78af.html

Шкалы температур. История и задачи

История возникновения температурных шкал и соответствие между ними.

Слово “температура” возникло давно – тогда еще не существовало молекулярно-кинетической теории.

Считалось, что в  телах содержится некая материя, называемая “теплородом”, и в теплых телах ее больше, чем в холодных.

Температура, таким образом, характеризовала  смесь теплорода и вещества самого тела, и чем выше была температура – тем, значит, крепче эта смесь. Отсюда пошло измерение крепости спиртных напитков в градусах.

Теперь-то мы знаем, что температура – мера средней кинетической энергии молекул вещества, то есть самым естественным кажется измерение температуры в энергетических единицах – Джоулях. Но, как уже было сказано, МКТ еще не создали, а температуру-то измерять надо!

Кто изобрел первый термометр – неизвестно. Многие ученые трудились над этой задачей, в истории упомянуты имена Галилея, лорд Бэкона и многих других.

Первые термометры были воздушными, у них не было шкал и поэтому их показания зависели от атмосферного давления и можно было судить лишь об относительном изменении температуры (вчера было холодно, а сегодня теплее). Потом появились термометры, наполненные водой – но жидкость замерзала, и термометры лопались.

Поэтому вместо воды стали использовать винный спирт, а потом ученик Галилея  Эванджелиста Торричелли придумал заполнить термометр ртутью и спиртом и запаять, чтобы атмосферное давление не влияло на показания.

В 1742 году швед Андерс Цельсий разделил на 100 интервалов расстояние между точками плавления льда (100 градусов) и кипения воды (0 градусов). Нет, никакой ошибки, именно так – ноль – кипение воды и 100 – замерзание.

Уже потом, после смерти Цельсия (по одной из версий) ботаник Карл Линней перевернул шкалу, и по сути шкала Цельсия – это шкала Линнея. Поскольку вода – наиболее широко распространенное вещество, то шкала Цельсия является наиболее удобной для практического применения.Ноль Цельсия – особая, важная точка в метеорологии.

Чтобы перейти от шкалы Фаренгейта к шкале Цельсия, нужно вычесть  из температуры по Фаренгейту 32 градуса и умножить остаток на 5/9.

t °С = 5/9 (t °F – 32)

Лорд Кельвин в 1848 году ввел абсолютную шкалу температур. В этой шкале отсутствуют отрицательные температуры, так как ноль по шкале Кельвина – это температура, при которой останавливается тепловое движение молекул (абсолютный ноль), то есть дальнейшее охлаждение невозможно.

Согласно основному уравнению МКТ, . Представим концентрацию n как отношение количества молекул к объему  :

. Температура по шкале Кельвина положительна в силу положительности отношения , отношение это измеряется в Джоуэлях. Так как привычка измерять температуру в градусах укоренилась, то ввели коэффициент пропорциональности между температурой в градусах и температурой в энергетических единицах:

Коэффициент k называется постоянной Больцмана, одного из основателей МКТ.

Ну а теперь –  к задачам!

Источник: https://easy-physic.ru/shkaly-temperatur-istoriya-i-zadachi/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Построение температурной шкалы РїРѕ сути дела представляет СЃРѕР±РѕР№ градуировку термометра: каждому значению параметра Рі /, которое соответствует равновесному состоянию термометрического тела, приписывается определенное числовое значение температуры. Термометр приводится РІ контакт СЃ телом, температуру которого нужно измерить. РџРѕ установившемуся равновесному значению параметра Сѓ определяется температура термометра Рё тела.  [1]

Построение температурных шкал, предложенных РІ СЃРІРѕРµ время немецким физиком Фаренгейтом ( РІ 1715 Рі.), французским физиком Реомюром — ( IB 1730 Рі.

) и шведским астрономом Цельсием ( в 1742 г.

) основывалось РЅР° приведенном выше принципе, однако сами шкалы значительно отличались РѕРґРЅР° РѕС‚ РґСЂСѓРіРѕР№, так как РёС… авторы применяли различные термометрические вещества Рё выбирали различные реперные точки, Р° сами температурные интервалы делили РЅР° разное число равных делений. Основные интервалы этих температурных шкал ( между точками, соответствующими температуре плавления льда t Рё кипения РІРѕРґС‹ tz) разделены соответственно РЅР° 100 ( Сѓ Цельсия), РЅР° 80 ( Сѓ Реомюра) Рё РЅР° 180 ( Сѓ Фаренгейта) равных частей.  [2]

Построение температурных шкал, предложенных РІ СЃРІРѕРµ время немецким физиком Фаренгейтом, французским физиком Реомюром Рё шведским астрономом Цельсием, основывалось РЅР° приведенном выше принципе, однако сами шкалы значительно отличались РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР°, так как РёС… авторы применяли разные термометрические вещества, выбирали разные реперные точки, Р° температурные интервалы делили РЅР° разное число равных делений.  [3]

Рљ задаче 1 — 22.  [4]

Для построения температурных шкал Рё РёРЅРѕРіРґР° для непосредственных измерений употребляются гелиевые газовые термометры постоянного объема.  [5]

Принцип построения температурных шкал основан РЅР° стабильности температур перехода химически чистых веществ РёР· РѕРґРЅРѕРіРѕ фазового состояния РІ РґСЂСѓРіРѕРµ — РёС… плавления Рё затвердевания.

Этим температурам ( постоянным точкам) присваиваются числовые значения, а интервал между ними разбивается на определенное число частей.

Достоверность таких шкал зависит РѕС‚ химической чистоты веществ.  [6]

РџСЂРё построении указанной температурной шкалы была произвольно принята пропорциональная зависимость объемного расширения ртути РѕС‚ температуры, что, однако, РЅРµ соответствует действительности, особенно РїСЂРё температурах выше 100 градусов. Поэтому РїСЂРё помощи такой шкалы можно точно измерить температуру только РІ РґРІСѓС… исходных точках 0 Рё 100 градусор, тогда как результаты измерения РІРѕ всем остальном диапазоне шкалы Р±СѓРґСѓС‚ неточны.  [7]

Объясните принципы построения температурных шкал Цельсия Рё Кельвина.  [8]

Коэффициент полезного действия РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ термодинамического цикла, выражаемый уравнением ( VII, 2), однозначно определяется температурами теплоприемника Рё теплоотдатЧика Рё РЅРµ зависит РѕС‚ РІРёРґР° вещества.  [9]

• Такой принцип построения температурной шкалы был впервые предложен РўРѕРјСЃРѕРЅРѕРј ( Кельвином), Рё поэтому термодинамическую шкалу называют также шкалой Кельвина.  [10]
• Для установления Рё построения температурной шкалы РЅР° графике пунктиром проведена прямая линия Рё использованы данные РїРѕ давлению насыщенных паров РІРѕРґС‹.  [12]
• Калибровка РїСЂРёР±РѕСЂР° заключается РІ построении температурной шкалы Рё определении РІ функции температуры констант калориметра Рљ.  [13]
• Р’СЃРµ РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, связанные СЃ построением температурной шкалы, РїРѕРґСЂРѕР±РЅРѕ изложены РІ.  [14]
• Р’ качестве реперных точек РїСЂРё построении различных температурных шкал использовались или используются ( РїРѕРјРёРјРѕ упомянутых выше точек плавления льда Рё кипения РІРѕРґС‹ РїСЂРё атмосферном давлении), например, так называемая тройная точка РІРѕРґС‹, точки затвердевания СЃСѓСЂСЊРјС‹, серы, цинка, золота Рё РґСЂСѓРіРёРµ точки.  [15]
• Страницы:      1    2    3

Источник: https://www.ngpedia.ru/id296317p1.html

ПОИСК

    В основе международной практической температурной шкалы лежат шесть основных постоянных точек (отмечены в таблице звездочкой). Для определения промежуточных температур служат интерполяционные приборы, градуированные по этим постоянным точкам.

Точки, не отмеченные звездочкой, принадлежат к числу вторичных постоянных точек шкалы. [c.53]

    Международная практическая температурная шкала основана на серии постоянных (реперных) точек .

Фундаментальными реперными точками являются тройная точка воды [c.122]

    МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРАКТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА [c.42]

    Стандартное излучение А. Излучение А представляет собой излучение полного излучателя при абсолютной температуре 2856 К, определяемой по Международной практической температурной шкале 1968 г. [96]. [c.137]

    На основе термодинамической шкалы для практических целей установлена международная практическая температурная шкала. Эта шкала основана на 11 постоянных (реперных) точках температуры, которые служат для калибрования термометров и термопар [13]. [c.177]

    Принцип построения Международной практической температурной шкалы состоит в следующем.

С помощью газового термометра определяются термодинамические температуры нескольких постоянных точек шкалы, называемых первичными, ими являются температуры равновесия между двумя фазами чистого вещества при нормальном атмосферном давлении, или же температуры сосуществования трех фаз (тройные точки). Значения термодинамических температур первичных постоянных точек шкалы (кроме тройной точки воды) находят тщательными измерениями, проводящимися независимо друг от друга в разных странах. Из результатов этих измерений выбираются наиболее надежные, и на основании их постоянным точкам шкалы приписываются строго определенные температуры. Эти точки являются опорными (реперными) при построении шкалы. [c.42]

    Кроме термодинамической температурной шкалы, являющейся основной, для практических измерений применяют Международную практическую температурную шкалу 1948 г.

, основанную на шести постоянных и воспроизводимых температурах фазового превращения температура кипения кислорода (—182,97 °С), тройная точка воды (0,01 °С), температура кипения воды (100 °С), температура кипения серы (444,6 °С), температура затвердевания серебра (960,8 С) и температура затвердевания золота (1063 °С).

    Кроме термодинамической температурной шкалы (основной), для практического применения предусматривается Международная практическая температурная шкала 1948 г.

, основанная на шести постоянных и воспроизводимых температурах фазового превращения, которым присвоены числовые значения, а также на формулах, устанавливающих соотношения между температурой и показаниями интерполяционных приборов. [c.537]

    Первичные постоянные точки Международной практической температурной шкалы 1968 г. [c.123]

    В Международной практической температурной шкале, в которой фундаментальным интервалом является О. .. 100° С, градус Цельсия определен с точностью 0,00001. В настоящее время различия между этими значениями экспериментально не определимы. Соотношения между этими двумя шкалами выражаются формулой [c.123]

    Первая глава содержит общие сведения о температурных шкалах. В этой главе описан принцип установления и способы реализации термодинамической шкалы. Подробно рассмотрена принятая в настоящее время для практического использования Международная практическая температурная шкала. [c.5]

    Как видно из табл. 4, температура равновесия между льдом и водой, насыщенной воздухом (0,000°С), также относятся к числу вторичных реперных точек щкалы. До 1960 г. эта температура (точка плавления льда) принималась в качестве одной из шести первичных точек, на которых строилась шкала (см. табл.

3), а тройная точка воды считалась вторичной.

Однако поскольку тройная точка воды воспроизводится значительно лучше, чем точка плавления льда, XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение включить в число первичных точек шкалы тройную точку воды, а точку плавления льда, которую трудно получить с погрешностью менее 0,001°, считать вторичной.

Такая замена облегчает градуировку термометров и повышает точность измерения температуры в Международной практической температурной шкале. Значения температур при этом не сдвигаются, так как за нулевую точку шкалы принимается температура, лежащая точно на 0,01° ниже тройной точки воды  [c.49]

    Термодинамическая шкала является основной температурной шкалой. Однако, как отмечено выше, измерение температуры по этой шкале затруднительно.

Положение о Международной практической температурной шкале , определяющее эту шкалу, разрабатывается и принимается международным органом — Генеральной конференцией по мерам и весам. Это положение регулярно подвергается пересмотру и уточнению с учетом проведенных метрологических исследований. [c.42]

    Международная практическая температурная шкала, которой пользуются в настоящее время, утверждена IX Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 г. Она получена в результате пересмотра принятой в 1927 г. Междуна- [c.43]

    Ниже приводятся некоторые сведения из Положения о Международной практической температурной шкале , принятого в 1960 г. XI Генеральной конференцией [16] Основные моменты этого положения регламентированы ГОСТом Тепловые единицы 8550—61. [c.44]

    Нулевой точкой Международной практической температурной шкалы является температура, лежащая точно, т. е. по определению, на 0,01° ниже температуры тройной точки воды. Таким образом интервал между нулевой точкой шкалы и точкой кипения воды равен точно 100°. [c.44]

    Приборы, рекомендуемые для реализации постоянных точек шкалы, а также приемы и методы градуировки термометров в этих точках, кратко описаны в Положении о Международной практической температурной шкале [17]. Более подробное описание аппаратуры для реализации постоянных [c.108]

    МПТШ (19)—международная практическая температурная шкала — наиболее точный на современном этапе способ практического приближения к абсолютной температурной шкале. В ней используется единственная реперная температурная точка — тройная точка воды. По определению принимает 7 трт = 298,16 К (точно). Для плавления воды при атмосферном давлении Г = 298.15 К. [c.312]

    Первичные постоянные точки Международной практической температурной шкалы и приписанные им точные значения температуры. Давление, за исключением тройной точки воды, равно 1 нормальной атмосфере (101 325 н м ) [c.45]

    Положение о Международной практической температурной шкале включает в себя ряд рекомендаций относительно изготовления эталонных термометров сопротивления и эталонных термопар, а также относительно способов реализации постоянных точек температурной шкалы. [c.47]

    Устройство термометров сопротивления очень разнообразно, так как металлическая проволока, составляющая чувствительный элемент термометра, может быть вмонтирована разными способами в самые различные по форме приборы. Некоторые термометры сопротивления, применяемые при калориметрических измерениях, будут описаны в 6 настоящей главы.

Значительно меньше различаются по устройству платиновые термометры сопротивления, предназначенные для воспроизведения температурной шкалы с высокой точностью. Такие термометры называются эталонными или образцовыми. В Положении о Международной практической температурной шкале содержится ряд рекомендаций относительно изготовления таких термометров.

 [c.88]

    СОВРЕМЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ШКАЛЫ И СООТНОШЕНИЕ ЭТОЙ ШКАЛЫ С МЕЖДУНАРОДНОЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ШКАЛОЙ [c.49]

    Новое определение термодинамической температуры, разумеется, совершенно не затрагивает положения о Международной практической температурной шкале, принятой для практического применения. [c.53]

    Международная практическая температурная шкала [c.54]

    Международная практическая температурная шкала (МПТШ) основана на шести реперных точках, соответствующих температурам равновесия фазовых переходов ряда веществ, численные значения которых определены в ряде стран по термодинамической шкале с большой точностью. Обозначения температуры и ее единицы в МПТШ такие же, как и в термодинамической шкале, т.е. / и °С или Г и К. [c.534]

    В интервале от —182,97° С до +630,5° С платиновый термометр сопротивления используется для воспроизведения Международной практической температурной шкалы. Зависимость сопротивления Н платинового термометра от температуры t по Положению о Международной практической температурной шкале (гл. 1, 10) в интервале О—630,5° С выражается уравнением  [c.107]

Температура кислородной точки по шкале Кельвина еще сравнительно недавно считалась 90,19° К, так как температура плавления льда (0° С) была принята равной 273,16° К. Поскольку в настоящее время нулевой точке Международной шкалы приписано другое значение, а именно 273,15 К (см. гл.

1), температура, принятая для кислородной точки по шкале Кельвина, также должна измениться ее следует считать равной 90,18° К. [c.122]

    Положение o Международной практической температурной шкале 1948 г. Редакция IM0 г. В сб. Исследования в области тепловых и температурных измерений . Тр. Ин-та Комитета стандартов, мер и измерительных приборов , вып. 63 (123), 151, 1962. [c.169]

    Кроме термодинамической температуры, служащей для измерения абсолютных температур, существует международная практическая температурная шкала, утвержденная в 1967 г. XIII Генеральной конференцией по мерам и весам. Соотношение температур по международной практической температурной шкале равно [c.20]

    В 1968 г. была принята международная практическая температурная шкала (МПТШ-68). Определяющими точками в ней являются тройная точка воды (273,16 К=0,01 °С) и точка кипения воды при 1 атм (373,15 К=ЮО°С).

Полное описание шкалы содержит прецизионные значения температуры, приписанные остальным определяющим точкам в интервале от 13,81 К (—259,34°С) — тройная точка водорода, до 1337,58 К (1064,43 °С) —точка отвердевания золота.

Определены также вторичные точки сравнения, удлиняющие шкалу до 3696 К (3422 °С), что соответствует точке плавления вольфрама. [c.25]

(МПТШ-68) построена таким образом, чтобы измеренная по ней температура была близка к термодинамической температуре (в пределах современной точности измерений, т.

е, не зависела от средств измерения), МПТШ основана на II постоянных точках — температурах, присвоенных воспроизводимым состоянием равновесия, и на специально аттестованных интерполяционных приборах. За единицу температуры принят кельвин (К). Допускается применение единицы температуры — градуса Цельсия (°С). [c.338]

    Температура является важнейшей величиной, определяюш,ей получение полезной информации при тепловом контроле.

Ее измеряют косвенными методами по изменению других физических величин, связанных с ней, например объема, длины, электрического сопротивления, термоэлектродвижущей силы, энергии пришедшего излучения и др. В соответствии с Международной практической температурной шкалой, принятой в 1968 г.

(МПТШ-68), основой является термодинамическая температура Т, отсчитываемая от абсолютного нуля температуры и измеряемая в кельвинах (К), которую рекомендовано всюду применять. [c.163]

    Международная практическая температурная шкала (МПТШ) Установленная впервые в 1968 (МПТШ-68) и замененная в 1990 (МПТШ-90) Международ. комитетом мер и весов температурная шкала, основанная сначала на [c.124]

    Международная практическая температурная шкала (Цельсия) 1948 г. (МПТШ —48. символ t, °С) принята [c.93]

    Наиболее низкая температура, которую можно получить, равна —273,15 °С. В Международной практической температурной шкале 1968 г. (МПТШ—68) эта температура принята за нуль, н от нее ведут отсчет.

Единицей измерения служит градус Кельвина (К). По величине он равен градусу Цельсия, но показывает, что отсчет идет от абсолютного нуля О К = —273,15 °С.

    При анализе.различных способов определения темпера-гуры становится очевидным, что имеется ряд приборов, с помощью которых можно измерять температуру с более высокой точностью, чем газовым термометром.

Однако лишь один газовый термометр способен воспроизводить абсолютную температуру в представляющем интерес температурном интервале. Все другие термометры являются вторичными измерительными приборами и в конечном счете должны быть прокалиброваны по газовому термометру.

Отсюда ясно, что точ-(НостЬ газового термометра не может быть увеличена, если для определения температуры используется абсолютная температурная шкала. Эта сложность была преодолена в 1927 г.

, догда 7-я Генеральная конференция мер и весов приняла предложенную Международным комитетом мер и весов экспериментальную шкалу — Международную температурную шкалу. Предполагалось, что эта Международная температурная Шкала будет по возможности идентична с термодинамической шкалой.

, С целью уточнения температурной шкалы каждые б лет собирается Генеральная конференция для анализа рекомендаций изменений. Шкала, используемая в настоящее время, известна как Международная практическая температурная шкала (1968). В 1954 и 1960 гг. в шкалу были внесены лишь небольшие изменения, описанные Стимсоном [c.122]

Источник: https://www.chem21.info/info/278819/

Температурные шкалы

Измерение теплоэнергетических величин

Одной из важнейших теплоэнергетических величин является температура. Температура – физическая величина, характеризующая степень нагретости тела или его теплоэнергетический потенциал. Практически все технологические процессы и различные свойства вещества зависят от температуры.

В отличие от таких физических величин, как масса, длина и т.п., температура является не экстенсивной (параметрической), а интенсивной (активной) величиной. Если гомогенное тело разделить пополам, то его масса также делится пополам.

Температура, являясь интенсивной величиной, таким свойством аддитивности не обладает, т.е. для системы, находящейся в термическом равновесии, любая часть системы имеет одинаковую температуру.

Поэтому не представляется возможным создание эталона температуры, подобно тому, как создаются эталоны экстенсивных величин.

Измерить температуру можно только косвенным путем, основываясь на зависимости от температуры таких физических свойств тел, которые поддаются непосредственному измерению. Эти свойства тел называют термометрическими.

К ним относятся длина, плотность, объем, термоэ.д.с., электросопротивление и т.д. Вещества, характеризующиеся термометрическими свойствами, называю термометрическими. Средство измерения температуры называют термометром.

Для создания термометра необходимо иметь температурную шкалу.

Температурной шкалой называют конкретную функциональную числовую связь температуры со значениями измеряемого термометрического свойства.

В этой связи представляется возможным построение температурных шкал на основе выбора любого термометрического свойства.

В тоже время нет ни обного термометрического свойства, которое линейно связано с изменением температуры и не зависит от других факторов в широком интервале измерения температур.

Первые температурные 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 t2 — t1 называют основным температурным интервалом.

Немецкий физик Габриель Даниель Фаренгейт (1715 г.), шведский физик Андерс Цельсий (1742 г.) и французский физик Рене Антуан Реомюр (1776 г.

) при построении шкал основывались на допущении линейной связи между температурой t и термометрическим свойством, в качестве которого использовали расширение объема жидкости V, т.е.

• t = a + bV, (1)
• где а и b – постоянные коэффициенты.
• Подставив в это уравнение V = V1 при t = t1 и V = V2 при t = t2, после преобразования получим уравнение температурной шкалы:
• (2)

В шкалах Фаренгейта, Реомюра и Цельсия точке плавления льда t1 соответствовали +320, 00 и00, а точке кипения воды t2 – 2120, 800 и 1000.

Основной интервал t2 – t1 в этих шкалах делится соответственно на N = 180, 80 и 100 равных частей, и 1/N часть каждого из интервалов называют градусом Фаренгейта – t0F, градусом Реомюра t0R и градусом Цельсия t0C.

Таким образом, для шкал, построенных по указанному принципу, градус не является единицей измерения, а представляет собой единичный промежуток – масштаб шкалы.

Для пересчета температуры из одной шкалы в другую используют соотношение:

Это обстоятельство объясняется тем, что связь между температурой и термометрическим свойством на самом деле нелинейна и эта нелинейность различна для разных термометрических веществ.

В частности, нелинейность между температурой и изменением объема жидкости объясняется тем, что температурный коэффициент объемного расширения жидкости сам изменяется от температуры и это изменение различно для разных капельных жидкостей.

На основе описанного принципа можно построить любое количество шкал, значительно различающихся между собой. Такие шкалы называют условными, а масштабы этих шкал — условными градусами.

Проблема создания температурной шкалы, не зависящей от термометрических свойств веществ, была решена в 1848 г. Кельвином, а предложенная им шкала названа термодинамической. В отличие от условных температурных шкал термодинамическая температурная шкала является абсолютной.

Термодинамическая шкала температур основана на использовании второго закона термодинамики. В соответствии с этим законом коэффициент полезного действия h тепловой машины, работающей по обратному циклу Карно, определяется только температурой нагревателя Тн и холодильника Тх и не зависит от свойств рабочего вещества:

где Qн и Qх – соответственно количество теплоты, полученное рабочим веществом от нагревателя и отданное холодильнику.

Кельвином было предложено для определения температуры использовать равенство

Следовательно, используя один объект в качестве нагревателя, а другой – в качестве холодильника и проведя между ними цикл Карно, можно определить отношение температур объектов путем измерения отношения теплоты, взятой от одного объекта и отданной другому.

Полученная шкала температур не зависит от свойств рабочего вещества и называется абсолютной шкалой температур. Чтобы абсолютная температура имела определенное значение, было предложено принять разность термодинамических температур между точками кипения воды Ткв и таяния льда Ттл равной 1000.

, обозначая количество теплоты, полученной от нагревателя (кипящая вода) и отдаваемой холодильнику (тающий лед), соответственно через Qкв и Qтл, и приняв Ткв – Ттл = 100, получим:

и (6)

Для любой температуры Т нагревателя при неизменном значении Ттл холодильника и количества теплоты Qтл, отдаваемой ему рабочим веществом машины Карно, будем иметь:

Уравнение (6) является уравнением стоградусной термодинамической шкалы температур и показывает, что значение температуры Т по данной шкале линейно связано с количеством теплоты Q, полученной рабочим веществом тепловой машины при совершении ею цикла Карно, и, как следствие, не зависит от свойств термодинамического вещества.

За один градус термодинамической температуры принимают такую разность между температурой тела и температурой таяния льда, при которой производимая по обратному циклу Карно работа равна 1/100 части работы, совершаемой в цикле Карно между температурой кипения воды и таяния льда (при условии, что в обоих циклах количество теплоты, отдаваемой холодильнику, одинаково).

Из определения к.п.д. следует, что при максимальном значении h=1 должна быть равна нулю Тх. Эта наименьшая температура была названа Кельвином абсолютным нулем. Температуру по термодинамической шкале обозначают «К».

Термодинамическая шкала температур, основанная на двух реперных точках, обладает недостаточной точностью измерения. Практически трудно воспроизвести температуры указанных точек, т.к. они зависят от давления, а также от содержания солей в воде. Поэтому Кельвин и Менделеев высказали соображение о целесообразности построения термодинамической шкалы температур по одной реперной точке.

Консультативный комитет по термометрии Международного комитета мер и весов в 1954 году принял рекомендацию о переходе к определению термодинамической шкалы с использованием одной реперной точки – тройной точки воды (точки равновесия воды в твердой, жидкой и газообразной фазах), которая легко воспроизводится в специальных сосудах с погрешность не более 0,0001 К.

Температура этой точки принята равной 273, 16 К, т.е. выше температуры таяния льда на 0,01 К. Такое число выбрано для того, чтобы значения температур по новой шкале практически не отличались от старой шкалы Цельсия с двумя реперными точками. Второй реперной точкой является абсолютный нуль, который практически не реализуется, но имеет строго фиксированной положение.

t = T – 273,15 K (8)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_35097_temperaturnie-shkali.html