Восьмой класс → Измерения и единицы ↓
Измерение температуры с помощью термометров и датчиков
Температура — это мера того, насколько что-то горячее или холодное. Это важная физическая величина, с которой мы сталкиваемся в своей повседневной жизни. В этой статье мы рассмотрим измерение температуры с помощью термометров и датчиков, приведя простые примеры и объяснения, чтобы помочь вам понять этот основной концепт в физике.
Выдерживание температуры
Температура — это средняя кинетическая энергия частиц в веществе. Когда частицы движутся быстрее, температура повышается, а когда они замедляются, температура падает. Это важно, потому что это определяет направление движения тепловой энергии: от более горячих к более холодным областям.
Единицы измерения температуры
Температура обычно измеряется в трех шкалах: Цельсия (°C), Фаренгейта (°F) и Кельвина (K).
- Цельсия: Эта шкала используется в большинстве частей мира. Точка плавления льда 0°C, а точка кипения воды — 100°C.
- Фаренгейт: Эта шкала используется главным образом в Соединенных Штатах. Здесь точка плавления льда — 32°F, а точка кипения воды — 212°F.
- Кельвин: Эта шкала используется главным образом в научных контекстах. Шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля, 0 K, что эквивалентно -273,15°C.
Преобразование единиц температуры
Часто необходимо преобразовать температуру из одной единицы в другую. Вот основные формулы:
Цельсий в Фаренгейт: (°C * 9/5) + 32 = °F Фаренгейт в Цельсий: (°F - 32) * 5/9 = °C Цельсий в Кельвин: °C + 273.15 = K Кельвин в Цельсий: K - 273.15 = °C
Что такое термометр?
Термометр — это прибор, используемый для измерения температуры. Существует несколько типов термометров в зависимости от их метода измерения температуры:
Термометр на ртути в стекле
Эти термометры имеют стеклянную трубку, заполненную ртутью. Шкала температуры нанесена на эту трубку. По мере повышения температуры ртуть расширяется и поднимается в трубке, указывая на температуру.
Алкогольный термометр
Как и ртутные термометры, эти термометры используют окрашенный спирт вместо ртути. Они более безопасны, но менее точны.
Цифровой термометр
Цифровые термометры используют датчики для измерения температуры и предоставляют показания на цифровом дисплее. Они точны и легки в использовании.
Другие датчики температуры
Помимо термометров, также обычно используются и другие датчики для измерения температуры:
Термистор
Термисторы — это резисторы, чувствительные к температуре. Их сопротивление меняется с изменением температуры. Они используются для измерения и контроля температуры в электронных устройствах.
Термопары
Термопары из двух различных металлов производят зависящее от температуры напряжение. Они широко используются в промышленных приложениях благодаря широкому диапазону температур.
Инфракрасный датчик
Эти датчики измеряют температуру путем обнаружения инфракрасного излучения, излучаемого объектами. Они полезны для измерения температуры поверхности объектов с расстояния.
Применение измерения температуры
Измерение температуры важно во многих областях, включая здравоохранение, метеорологию, промышленность и экологические исследования.
Здравоохранение
В здравоохранении термометры используются для контроля температуры тела, которая может указывать на состояние здоровья. Гипотермия и лихорадка — это две состояния, которые тщательно контролируются с помощью температуры.
Метеорология
Прогноз погоды зависит от точных показаний температуры. Метеорологи используют специальные датчики и спутники для отслеживания атмосферной температуры.
Промышленные процессы
Промышленность следит за температурой и контролирует ее для обеспечения качества и безопасности продукции. Например, контроль температуры важен в пищевой промышленности, химических реакциях и производстве полупроводников.
Иллюстративный пример измерения температуры
Предположим, у вас есть стакан горячей воды, и вы хотите измерить его температуру.
- Вставьте термометр в воду, убедившись, что он не касается стенок или дна стакана.
- Подождите, пока столбик ртути или спирта стабилизируется.
- Снимите показания шкалы, которые могут показать температуру, например 37°C.
Теперь, если вам нужно цифровое значение, вы можете использовать цифровой термометр. Просто поместите зонд в стакан и считайте показания дисплея, которые могут показать цифровое значение, например 37.0°C
.
Заключение
Измерение температуры является неотъемлемой частью понимания окружающей среды и процессов вокруг нас. Независимо от того, используете ли вы традиционный термометр или современный цифровой датчик, точное измерение температуры необходимо в науке, промышленности и повседневной жизни. Эти устройства помогают нам оставаться здоровыми, обеспечивать безопасность и углублять наше понимание мира.