22 Измерение температуры в промышленности. Температурные шкалы: принципы построения, реперные точки и единицы измерения

Контактное измерение температуры широко применяется в различных отраслях промышленности, для контроля температуры воздуха в помещениях и системах кондиционирования, системах отопления, для контроля температуры пищевых продуктов, используется в санитарных установках. Кроме того, в различных областях агропромышленного комплекса и промышленных установках используются термометры технические.

Термометры предназначены для измерения температуры различных сред, посредством непосредственного контакта с объектом измерения. С помощью термометра можно осуществлять измерение, постоянный или выборочный (повседневный оперативный) контроль температуры следующих сред: жидких, вязких, сыпучих, газовых и воздушных сред, различных поверхностей твёрдых тел и расплавов чёрных и цветных металлов.

Для объектов с гладкой поверхностью и хорошей теплопроводностью наиболее точным является контактное измерение температуры. Кроме того, данный метод идеально подходит для определения внутренней температуры жидкостей и пищевых продуктов.

ШКАЛЫ

Существует 5 наиболее известных температурных шкал: стоградусная, или шкала Цельсия (ºC), Фаренгейта (ºF), абсолютная, или шкала Кельвина (K), шкала Реомюра (ºR) и шкала Ранкина (ºRa).

Шкала Фаренгейта

 Была предложена зимой 1709 года немецким учёным Габриэлем Фаренгейтом. По этой шкале за нуль принималась точка, до которой в один очень холодный зимний день (дело было в Данциге) опустилась ртуть в термометре учёного. В качестве другой отправной точки он выбрал температуру человеческого тела. По этой не слишком логичной системе точка замерзания воды на уровне моря оказалась равной +32º, а точка кипения воды +212º. Шкала популярна в США и Великобритании.

Шкала Реомюра

В 1731 году французский учёный Рене де Реомюр предложил температурную шкалу, основанную на использовании спирта, обладающего свойством расширяться. За нижнюю реперную точку была принята точка замерзания воды. Градус Реомюр произвольно определил как одну тысячную от объёма, который занимает спирт в резервуаре и трубке термометра при нулевой точке. При нормальных условиях точка кипения воды по этой шкале составляет 80º. Шкала Реомюра ныне повсеместно вышла из употребления.

Шкала Цельсия

В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, в которой за нуль принималась температура смеси воды и льда, а температура кипения воды приравнивалась к 100º. За градус принимается сотая часть интервала между этими реперными точками. Эта шкала более рациональна, чем шкалы Фаренгейта и Реомюра, и широко используется в науке.

Шкала Кельвина

Была предложена в 1848 году английским ученым Уильямом Томсоном (он же лорд Кельвин) как более точный способ измерения температуры. По этой шкале нулевая точка, или абсолютный нуль, представляет собой самую низкую температуру, какая только возможна, т. е. некое теоретическое состояние вещества, при котором его молекулы полностью перестают двигаться. это значение было получено путём теоретического изучения свойств газа, находящегося под нулевым давлением. По стоградусной шкале абсолютный нуль, или нуль Кельвина, соответствует -273,15ºС. Следовательно на практике 0ºС может быть приравнен к 273К. До 1968 года единица измерения кельвин (К) именовалась как градус Кельвина (ºК).

Шкала Ранкина

Была предложена шотландским инженером и физиком Уильямом Ранкином. Нуль её совпадает с нулём термодинамической температуры, а по размеру 1ºRa равен 5/9 К. Т. е. принцип тот же, что и в шкале Кельвина, только по размерности шкала Ранкина совпадает не со шкалой Цельсия, а со шкалой Фаренгейта. Данная система измерения температуры распространения не получила.

Формулы перевода шкал Фаренгейта, Кельвина, Реомюра и Ранкина в шкалу Цельсия