BREVIAR
. Temperatura- o masura a cat de cald sau de rece este un obiect. Indica viteza cu care atomii ce alcatuiesc o substanta se misca. Odata cu incalzirea viteza aceastora creste. Oamenii de stiinta spun ca, la o temperatura extrem de scazuta, numita zero absolut, atomii sau moleculele si-ar inceta miscarea.
. Zero absolut- cea mai scazuta temperatura ce se poate obtine in mod teoretic (≈ -273,15˚C). Reprezinta baza scarii temperaturii absolute, masurata in Kelvin (K)-zero absolut = 0 K. Nimic nu poate fi racit atat de mult, chiar daca o temperatura de 0,000007 K a fost obtinuta.
. Scara termodinamica- scara de temperatura folosita de oamenii de stiinta - masoara temperatura absoluta (T). Mai e denumita si scara Kelvin - a fost propusa in 1848 de cercetatorul englez Lord Kelvin. Gradatia incepe de la 0 K si nu are valori negative.
. Kelvin- este unitatea de masura in sistem international (S.I.) a temperaturii termodinamice. - a 273,15-a parte din intervalul de temperatura cuprins intre zero absolut si punctul triplu al apei.
T K = t˚C + 273,15
. Dilatarea- fenomenul prin care un corp isi modifica volumul datorita schimbului de caldura fara a se produce lucru mecanic.
→solide: . liniara: l=lo(1+ α ·Δt) . in suprafata: A=Ao(1+ 2α · Δt) . volumica: V=Vo(1+ 3α ·Δt)
unde α = Δl / lo· Δt , coeficient de dilatare liniara
→lichide: γ= ΔV / Vo Δt , coeficient de dilatare termica in volum; relatie ce devine, in vecinatatea lui 0˚C: V=Vo(1+γt)
ΔV = variatia reala a volumului de lichid datorat variatiei temperaturii
TERMOMETRELE- instrumente care sunt folosite pentru masurarea temperaturii.
Tipul cel mai comun consta intr-un rezervor cu lichid si un tub gradat. Lichidul (de obicei mercur sau alcool) se extinde pe masura ce temperatura creste si urca in interiorul tubului.
Termometrele clinice cu mercur pot fi folosite pentru masurarea temperaturii corpului uman. Acestea au o piedica (un gat ingust) la baza tubului astfel incat lichidul nu revine in rezervor imediat dupa efectuarea masuratorii.
. Termometre obisnuite - masoara temperatura folosindu-se de dilatarea lichidelor: cu cat temperatura este mai mare, cu cat lichidul se dilata mai mult si creste valoarea indicata. Mercurul este folosit la termometre datorita proprietatilor sale deosebite. Poate masura o gama larga de temperaturi, de la -40 la 356˚C, si pana la 570˚C sub presiune, in stare lichida. Se dilata regulat, proportional cu schimbarile temperaturii absolute. Functioneaza bine in tuburi capilare, pe care nu le ,,uda" si e usor de obtinut in forma pura. Alte substante folosite sunt: alcoolul- care poate fi utilizat la temperaturi mai joase decat mercurul (-80˚C), si pentanul (C5H12 - alcan)- ce poate fi intrebuintat pana la -200˚C.
. Termometre de maxim si minim - inregistreaza cele mai ridicate, respectiv cele mai scazute temperaturi. Sunt adesea combinate intr-un singur termometru de maxim si minim.
Termometrul de maxim- termometrul de maxim cu inregistrare automata al lui Daniel
Rutherford (inventat in 1794) consta intr-un tub cu mercur in interiorul caruia se afla o mica bucata de otel, asezata deasupra nivelului lichidului. Pe masura ce acesta se dilata, odata cu cresterea temperaturii, impinge bucata de otel. La contractare aceasta ramane pe loc, marcand astfel cea mai inalta temperatura atinsa de la fixarea termometrului. Instrumentul poate fi resetat cu ajutorul unui magnet.
Termometrul de minim- contine alcool, in loc de mercur, in interior gasindu-se o mica bucata de sticla cu capatul cel mai indepartat atingand suprafata lichidului. Pe masura ce alcoolul se contracta sticla este condusa de acesta. La dilatare ea isi pastreaza pozitia, capatul ei indicand cea mai scazuta temperatura atinsa.
. Pirometrul - un termometru folosit pentru masurarea temperaturilor inalte.
Pirometrul cu rezistenta de platina- se foloseste de faptul ca rezistenta electrica a firului de platina creste odata cu temperatura. Acesta, inchis intr-o carcasa de silica (bioxid de siliciu-SiO2), e pus in contact cu corpul cald. Rezistenta electrica e masurata cu ajutorul Puntii Wheatstone (un circuit electric ce foloseste trei rezistente cunoscute pentru a o afla pe cea a unui al patrulea component necunoscut), aflandu-se de aici temperatura. Un pirometru cu rezistenta de platina poate fi folosit pentru temperaturi de pana la 1200˚C, cu o acuratete de 0,01˚C.
R = ρ l R-rezistenta electrica S-sectiunea conductorului
S l-lungimea conductorului
Rezistivitatea electrica: ρ = ρο(1+α·t),unde:
ρ rezistivitatea electrica la temperatura de t˚C α coeficientul de temperatura al
ρο rezistivitatea electrica la temperatura de 0˚C rezistivitatii
Termocuplele- o pereche de metale sau aliaje lipite. Actiunea lor depinde de faptul ca atunci cand o imbinare de doua metale diferite e incalzita, in aceasta apare un mic voltaj, a carui marime depinde de temperatura. Prin atenta alegere a materialelor, e posibila realizarea unor termocuple care sa functioneze pe o gama larga de temperaturi, de la zero absolut pana la 2000˚C. Termocuplele masoara temperatura in mod direct si pot oferi o citire continua. Un mare avantaj al acestora este posibilitatea de a fi introduse in cele mai mici crapaturi datorita dimensiunilor reduse ale imbinarii. Termocuplele sunt, de aceea , populare pentru masurarea temperaturii in diferite parti ale masinilor aflate in miscare.
Pirometrul optic- foloseste lumina sau alta radiatie emanata de un obiect cald pentru a-i masura temperatura. Ochiul uman a fost primul pirometru optic-culoarea unui obiect ne spune aproximativ cat de cald este. Pirometrele optice sunt folosite pentru masurarea temperaturilor intre 1200 si 3000˚C. Sunt mai corect denumite instrumente de masurare a radiatiilor, pentru ca masoara radiatia emanata de obiectele calde.
Un avantaj este acela ca instrumentul nu trebuie introdus intr-un cuptor si expus caldurii distructive. Se poate aseza la o anumita distanta de acesta iar radiatia emanata printr-o deschizatura din peretele furnalului (cuptorului) cade pe aparat.
Cel mai comun pirometru optic este tipul ,,cu filament ce dispare". O lampa electrica si corpul cald sunt observate prin ecrane de absorbtie iar curentul asigurat lampii este reglat pana cand cele doua obiecte arata la fel. Temperatura filamentului lampii poate fi reglata de curent.
. Bolometrul- instrument sensibil folosit pentru a masura diferente mici de temperatura.
Functioneaza prin inregistrarea schimbarilor in rezistenta electrica a unui fir expus la caldura sau lumina. Se pot folosi pentru a masura energia termica la distanta, de exemplu in sistemele de cercetare si ghidare in infrarosu, sau in astronomie pentru masurarea temperaturii stelelor.
Functionarea: consta dintr-o Punte Wheatstone alcatuita din doua lamele subtiri de platina. Una dintre ele este innegrita si expusa razelor de caldura. Cea mai mica crestere a temperaturii mareste rezistenta electrica a lamelei. Diferenta rezistentelor celor doua strica echilibrul puntii, aceasta putand fi masurata cu un aparat de masura electronic si folosita pentru calculul temperaturii.
Inventarea si utilizarea: -inventat in 1880 de fizicianul american Samuel P. Langley, care a incercat realizarea unui instrument mai eficient decat termopila (un grup de termocuple folosit pentru masurarea radiatiei caldurii). Folosind bolometrul sau, acesta a descoperit o extindere a razelor in infrarosu a spectrului ce nu putea fi detectata cu orice alt instrument.
-folosit si pentru estimarea intensitatii energiei caldurii radiate. Dupa o expunere precisa in timp la radiatii, acestea sunt intrerupte, iar cresterea curentului necesara pentru a obtine aceeasi crestere in temperatura este notata. Pot fi inregistrate schimbari de pana la 10⁻⁷˚C.
