مختبر الحرارة: الخصائص ، أنواع ، التاريخ

مقياس حرارة المختبر هو أداة تستخدم لقياس درجة حرارة المواد بدقة. عن طريق القدرة على قياس درجة الحرارة من خلال مقياس الحرارة ، يمكن التحكم فيه. تم تصنيع هذه الأداة لحساب درجات الحرارة المنخفضة والعالية.

هناك مواد تستجيب لدرجات حرارة مختلفة ، مثل بعض المعادن ، مثل الزئبق (مادة سائلة).

لهذا السبب ، تم تصميم ميزان الحرارة مع أنبوب ، وعادة ما يكون الزجاج ، الذي يحتوي على الزئبق في الداخل.

في الخارج ، فقد كتب درجات حرارة يمكن قياسها. بالإضافة إلى ذلك ، في أحد الأطراف يبرز طرف معدني يكون على اتصال مع ما يجب قياسه.

عندما يتلامس طرف المعدن مع مادة ما ، يبدأ الزئبق بالتوسع عندما تشعر بدرجات حرارة مختلفة.

يؤدي هذا إلى ارتفاعها على طول الأنبوب ، ويمر المقياس العددي حتى يتوقف عند هذا الرقم مما يدل على درجة الحرارة التي توجد بها المادة.

هذا هو وصف ميزان الحرارة مختبر الحديثة. في السابق ، كان للأنبوب فتحة في إحدى النهايات ، كانت مغمورة في السائل (الماء مع الكحول) الواجب قياسه.

كان داخل الأنبوب كرة ترتفع حسب درجة حرارة السائل.

تاريخ مختبر الحرارة

ولد ميزان الحرارة المختبر من الطموح لقياس درجات الحرارة بشكل عام. تُعزى الفكرة الأولى لجهاز لقياس درجة الحرارة إلى Galileo Galilei ، الذي أنشأ عام 1593 طريقة لقياس التغير في درجة حرارة الماء. هذا هو ما يعرف حاليا باسم المنظار الحراري.

في عام 1612 ، أضاف سانتوريو سانتوريو الإيطالي مقياسًا رقميًا لفكرة غاليليو غاليلي. يمكن اعتبار هذا النهج الأول في مقياس الحرارة السريري.

ومع ذلك ، قام فرناندو الثاني ، دوق توسكانا ، بتعديل تصميم غاليلي وسانتوريو في عام 1654. وتألفت تعديلاتهما في إغلاق طرفي الأنبوب وتغيير الماء بالكحول لتحديد درجة الحرارة. على الرغم من الإصلاحات ، لم يكن هذا ميزان حرارة وظيفي أيضًا.

الشخص الذي حول ميزان الحرارة إلى النموذج الحديث كان دانييل غابرييل فهرنهايت. في عام 1714 ، قرر هذا الرجل تغيير السائل الذي يستخدمه الزئبق. وبهذه الطريقة ، أصبح من الممكن قياس درجات الحرارة المنخفضة والعليا.

موازين القياس

هناك أنواع مختلفة من المقاييس التي يستطيع فيها مقياس الحرارة تحديد درجة الحرارة ، سواء كانت في المختبر أم لا. المقاييس هي التالية:

- مئوية أو مئوية (ºC) ، تم إنشاؤها بواسطة Anders Celsius ، عالم الفلك السويدي. في عام 1742 ، اقترح مقياسًا من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية ، 0 يمثل أدنى درجة حرارة و 100 درجة مئوية.

- فهرنهايت (درجة فهرنهايت) ، سمي من قبل خالقها ، دانيال فهرنهايت ، في عام 1724. هذا المقياس هو 180 تقسيمًا ، 32 درجة فهرنهايت هي أبرد نقطة و 212 درجة فهرنهايت هي النقطة الأكثر سخونة. خلق فهرنهايت هذا المقياس باستخدام كمرجع حرارة جسم الإنسان ، ويقاس عند 98.6 درجة فهرنهايت.

- كيلفن (ºK) ، مثل سابقاتها ، يحمل هذا الاسم أيضًا اسم مخترعه اللورد كيلفن (وليام طومسون). اخترع هذا المقياس في عام 1848 واستند إلى مقياس مئوية.

صيانة

يمكن أن يعتقد أن مقياس الحرارة لا يحتاج إلى أي نوع من الصيانة ، لأنه يعمل مع التغير في درجة الحرارة.

ومع ذلك ، مثل العديد من أدوات القياس الأخرى ، يجب معايرة مقياس الحرارة لتجنب الأخطاء في تشغيله.

هناك بعض موازين الحرارة المستخدمة في المعايرة. في بعض الأحيان ، يمكن إجراء المعايرة في المنزل ، ولكن إذا لم يكن ذلك ممكنًا ، فمن الضروري الاتصال بالخبير.

نوع

بالنسبة للجزء الأكبر ، تعمل موازين الحرارة بنفس الطريقة. ومع ذلك ، حتى لو كان هدفها هو نفسه (أي قياس درجة الحرارة لتكون قادرة على التحكم فيه) ، فهناك أنواع مختلفة من موازين الحرارة المختبرية وبعضها ما يلي:

السائل الحرارة في الزجاج

هذا النوع هو الأكثر شيوعا. إنه أنبوب زجاجي مغلق يحتوي على الزئبق أو الكحول الأحمر بداخله ، حيث تمت دراسة خطر التلامس مع الزئبق.

يتفاعل هذان النوعان من السوائل مع التغير في درجة الحرارة ، إما بالتقلص إذا كان منخفضًا أو بالتوسع إذا كان مرتفعًا.

عادة ، يتم تمثيل هذا النوع من ميزان الحرارة على مقياس مئوية ، ولكن يمكن العثور عليها أيضا على مقياس فهرنهايت.

ميزان الحرارة مع احباط متعلق بنظام المعدنين

يتم تشكيل مقياس الحرارة مع ورقة ثنائية المعدن ، كما يوحي الاسم ، مع اثنين من الصفائح المعدنية التي يتم ربطها معا ، ولكن تتفاعل بشكل مختلف. تنحني هذه الأوراق عندما تتلامس مع تغير في درجة الحرارة.

يتم إدراك هذه الحركة من خلال دوامة ، والتي تترجم من خلال إبرة مستوى درجة الحرارة التي تقيس.

ميزان الحرارة الرقمي

يتم تصنيع موازين الحرارة الرقمية باستخدام رقاقة تتلقى المعلومات الملتقطة بواسطة الدوائر الإلكترونية على درجة الحرارة. تتلقى رقاقة المعلومات وتحللها لعرض النتائج الرقمية على الشاشة.

بالإضافة إلى ذلك ، من المزايا المفيدة لهذا النموذج أنه لا يحتوي على أي نوع من المكونات يمكن أن يكون ضارًا بالحياة.

إن موازين الحرارة هذه ، التي تشكل جزءًا من التقدم التكنولوجي ، يمكنها أن تفعل أكثر من مجرد قياس درجة الحرارة. كلما زادت وظائفها ، زادت تكلفتها.

ترمومتر الأشعة تحت الحمراء

ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، المعروف أيضًا باسم البيرومتر بالأشعة تحت الحمراء أو ميزان الحرارة غير المتصل ، يختلف عن الأنواع الأخرى من موازين الحرارة عن طريق قياس الإشعاع الحراري وليس درجة الحرارة على هذا النحو.

بفضل تقنية الأشعة تحت الحمراء المدمجة ، يمكنها قياس درجة حرارة ما تريد ، دون لمسه أو الاقتراب منه.

لذلك ، يعمل مقياس الحرارة هذا على قياس تلك المواد أو الأشياء التي لا ينصح بالاتصال بها.

ميزان الحرارة المقاومة

يتم قياس درجة الحرارة مع هذا النوع من الحرارة من خلال المقاومة الكهربائية وسلك البلاتين أو أي نوع آخر من المواد النقية المدمجة ، والتي تستجيب للتغيرات في درجة الحرارة.

يعتبر أنه على الرغم من أن المستويات التي تحددها دقيقة ، إلا أنها بطيئة بعض الشيء.