Википедија

Топломер

направа за мерење на температура

Топломер или термометар (од стгр. θερμός = „топлина“ и μέτρον = „мера“)[1] — инструмент за мерење на температура по повеќе можни методи. Има два дела: сетилник на температура (на пр. садот на живин топломер) каде се јавува некаква физичка промена при изложеност на температура[2] и начин на означување (на пр. скала означена на живин топломер). Постојат разни видови топломери со различни намени.

Живин топломер за надорешна употреба
Биметален топломер од рерна

Температура

уреди

Секој поединечен топломер може да мери топлина во степени, но за да се совпаднат два топломера мора да постои единствено договорено мерило, т.е. скала. Денес тоа е апсолутната скала на термодинамичка температура (од 1990 г.), чиј меѓународен стандард настојува да ја следи што поблиску. Скалата опфаќа од 0,65 K (−272,5 °C) до приближно 1.358 K (1.085 °C).

Развој на топломерот

уреди
 
Галилеев топломер

Оваа направа е дело на повеќе надополнувачки изумители кои дале свој придонес во топломеријата. Такви се Корнелис Дребел, Роберт Флад, Галилео Галилеј и Санкториј.

Древните научници како Филон Византиски и Херон Александриски знаеле дека некои материи се шират и стеснуваат на различна температура, опишувајќи цевка делумно наполнета со воздух со еден крај ставен во вода. Со промена во температурата се менувал „водостојот“ на течноста во цевката поради ширењето и собирањето на воздухот во неа.[3]

Во XVI и XVII век, на истиот овој принцип е направен уред за изразување на топлина или студ. Особено познат пример е оној на Галилео Галилеј.[4] Ваквите напарaви биле всушност термоскопи, бидејќи ги изразувале промените во сетилната топлина (сè уште не постоел концептот за температура).[4] Разликата помеѓу топломер и термоскоп е во тоа што топломерот има скала.[5] Затоа, Галилео не може да се смета за изумител на топломерот во вистинска смисла на зборот.

Прв кој ставил скала на термоскопот бил Франческо Сагредо[6] или можеби Санторио Санторио,[7] што се случило околу 1611-1613 г.

Меѓународниот поим „термометар“ (во француски облик) first appeared in 1624 in La Récréation Mathématique by Ж. Лерешон, who describes one with a scale of 8 степени.[8]

Дотогашните инструменти имале голем недостаток бидејќи воедно работеле и како барометри, т.е. биле чувствителни на воздушниот притисок. Околу 1654 г., тосканскиот војвода Фердинандо II де Медичи изработил херметички затворени цевки, делумно исполнети со алкохол што имале проширување на крајот — првиот топломер препознатлив тип кој не зависел од воздушниот притисок.[8] Опити со разни течности за истата намена правеле и многу други научници.

Поголем проблем во распространувањето на топломерот бил фактот што не постоела единствена стандардна скала. Во 1665 г., холандскиот научник Кристијан Хајгенс предложил за одредишта да се земат точката на топење и точката на вриење на водата, а во 1694 г. Карло Реналдини ги предложил како строго утврдени точки на скала што ќе биде присутна насекаде. Во 1701 г., англискиот физичар Исак Њутн предложил скала од 12 степени — од точката на топење на мразот до човечката телесна температура. Конечно, во 1724 г. Даниел Габриел Фаренхајт ја осмислил скалата што и денес го носи неговото име и успеал да ја наметне пошироко бидејќи бил производител на топломери. Во 1742 г. Андерс Целзиус предложил скала каде нулата е точката на вриење, а 100 степени се точката на мрзнење на водата.[9] Истата скала се се користи и денес, но со обратни вредности.[10]

Во 1866 г. Томас Клифорд Олбат го измислил клиничкиот топломер што ја дава телесната температура за пет наместо цели дваесет минути.[11] Во 1999 г., докторот Франческо Помпеј го ставил во употреба првиот челен топломер, кој мери за само две секунди.[12][13]

Сите постари видови на топломери се соочувале со проблемот што не можеле да ја задржат востановената температура. Откако ќе се тргнел од местото, топломерот веднаш почнувал да ја мери другата температура онаму каде што е ставен. Првиот топломер со задржлива измерена температура го измислил Џејмс Сикс во 1782 г. и овој тип (наречен „Сиксов топломер“) се користи и денес. Механичките топломери ја задржуваат покажаната температура додека не се истресат, додека пак дигиталните ја запаметуваат по електронски пат.

Физички законитости на топломеријата

уреди
 
Споредба на Целзиусовата и Фаренхајтовата скала

Топломерите можат да бидат емпириски и апсолутни. Апсолутните се бројчено усогласени со апсолутната скала на термодинамичката температура. Емпириските топломери немаат потреба од бројчено усогласување со апсолутните, уку да се складни со нив на следниов начин: земајќи две тела изолирани во нивните термодинамички рамнотежни состојби, сите топломери треба да покажуваат кое од нив има повисока температура (или дека им е иста).[14] Кај два дадени емпириски топломера, усогласувањето не мора да биде линеарно бројчено, но сепак односот мора да биде строго монотон.[15] Ова е фундаментална особина на температурата и топломерите.[16][17][18]

Иако математички апстрактен, за соодветен опис на топломеријата се смета оној на американскиот математичар Џејмс Серин (1977) за т.н. „нулти закон на термодинамиката“: „Нулти закон — Постои тополошка линија   која служи како координатно многуобразие на поведението на материјалот. Точките   од многуобразието   се наречени 'нивоа на топлост', а   се нарекува 'универзално многуобразие на топлост'.“[19] Ова излагање треба да се надополни со чувството на поголема топлост, кое може да постои независно од калориметријата, термодинамиката и својството на дадениот материјал. Ова произлегува од Виновиот закон за поместување на топлинското зрачење: температурата на една бања од топлинско зрачење е правопропорционална (по универзална константа) на честотата на максимумот од нејзиниот спектар; оваа честота е секогаш позитивна, но може да има вредности што тежнеат кон нулата. Друг начин на утврдување на „постуденото“ и „потоплото“ е Планковиот принцип, кој вели дека кога еден процес на изохорска адиабатска работа претставува едиствениот начин на промена во внатрешната енергија во еден затворен систем, тогаш конечната состојба на системот никогаш не може да биде постудена од почетната (освен во промена на агрегантните состојби со латентна топлина).[20][21][22]

Нанотопломерија

уреди

Ненотопломеријата е понова гранка на топломеријата која се занимава изучување и осознавање на температурите во размери помали од еден микрометар. Обичните топломери не можат да мерат температура кај олку мали објекти, поради што се развиваат нови методи и материјали. Нанотопломерите можат да бидат луминисцентни (ако ја мерат температурата преку светлина) и нелуминисцентни (каде топломериските својства не се врзани за луминисцентноста).[23]

Примена

уреди
 
Употреба на пирометар за високи температури (во случајов за утврдување на пожар)

Топломерите користат разни физички појави за мерење на температурата во домаќинството, производството, науката и техниката. Можат да бидат механички или електрични. Вториот вид служи за мерење и контрола на внатрешната температура со термистори, и тоа кај климатизерите, замрзнувачите, грејачите, ладилниците и бојлерите.[24] Галилеевите топломери служат за мерење на воздухот во простории поради ограниченоста на нивниот опсег.

Алкохолните, инфрацрвените, живините и столбните топломери, термисторите и Сиксовите топломери наоѓаат примена во метеорологијата и климатологијата, каде мерат температури во атмосферата и морињата. Авионите имаат топломери и влагомери (хигрометри) за да утврдат дали постои атмоферско замразување долж летните патишта. Вакви мерења се вршат и по сувоземните патишта за да се определи нивната погодност за сообраќај.

Биметалните топломери, термопарови, инфрацрвени топломери и термисторите се користат во домаќинството и угостителството, укажувајќи на зготвеноста на храната и со тоа избегнувајќи труења и други несакани последици.[24]

Медицинските топломери како што се живините,[25] инфрацрвените,[26] пилулните и оние со течни кристали се мошне застапени во здравството бидејќи со нив се проверува дали пациентот има треска или хипотермија.

Сетилниците на влакнестата Брегова решетка се нераздвоен дел од атомски централи, каде вршат надзор врз реакторите со цел да се одбегне ризиот од топење на јадреното јадро.[27]

Видови топломери

уреди
 
Лекарски живин топломер
 
Инфрацрвен топломер за употреба во техниката

Поврзано

уреди

Наводи

уреди
  1. ↑ „термометар“ — Лексикон на македонскиот јазик
  2. ↑ Wissman, Barry (June 2016). „The truth behind today's wafer temperature methods: Band-edge thermometry vs. emissivity-corrected pyrometry“. Посетено на December 22, 2020.
  3. ↑ T.D. McGee (1988) Principles and Methods of Temperature Measurement ISBN 0-471-62767-4
  4. ↑ 4,0 4,1 R.S. Doak (2005) Galileo: astronomer and physicist ISBN 0-7565-0813-4 стр. 36
  5. ↑ T.D. McGee (1988) Principles and Methods of Temperature Measurement стр. 3, ISBN 0-471-62767-4
  6. ↑ J.E. Drinkwater (1832)Life of Galileo Galilei, стр. 41
  7. ↑ The Galileo Project: Santorio Santorio
  8. ↑ 8,0 8,1 R.P. Benedict (1984) Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, III изд, ISBN 0-471-89383-8 стр. 4
  9. ↑ R.P. Benedict (1984) Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, III изд, ISBN 0-471-89383-8 стр. 6
  10. ↑ Кристинов топломер Архивирано на 1 јуни 2013 г. и Линеев топломер (англиски)
  11. ↑ Томас Клифорд Олбат — Енциклопедија „Британика“ (англиски)
  12. ↑ Exergen Corporation Архивирано на 23 февруари 2010 г. посет. 30 март 2011 г
  13. ↑ Patents By Inventor Francesco Pompei :: Justia Patents, посет. 30 март 2011 г
  14. ↑ Beattie, J.A., Oppenheim, I. (1979). Principles of Thermodynamics, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, ISBN 0-444-41806-7, стр. 29.
  15. ↑ Thomsen, J.S. (1962). A restatement of the zeroth law of thermodynamics, Am. J. Phys. 30: 294-296.
  16. ↑ Mach, E. (1900). Die Principien der Wärmelehre. Historisch-kritisch entwickelt, Johann Ambrosius Barth, Leipzig, section 22, стр. 56-57
  17. ↑ Truesdell, C.A. (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822-1854, Springer, New York, ISBN 0-387-90403-4.
  18. ↑ Serrin, J. (1986). Chapter 1, 'An Outline of Thermodynamical Structure', стр. 3-32, especially стр. 6, in New Perspectives in Thermodynamics, edited by J. Serrin, Springer, Berlin, ISBN 3-540-15931-2.
  19. ↑ Serrin, J. (1978). The concepts of thermodynamics, in Contemporary Developments in Continuum Mechanics and Partial Differential Equations. Proceedings of the International Symposium on Continuum Mechanics and Partial Differential Equations, Rio de Janiero, August 1977, edited by G.M. de La Penha, L.A.J. Medeiros, North-Holland, Amsterdam, ISBN 0-444-85166-6, стр. 411-451.
  20. ↑ Planck, M. (1926). Über die Begründung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, S.-B. Preuß. Akad. Wiss. phys. math. Kl.: 453–463.
  21. ↑ Buchdahl, H.A. (1966). The Concepts of Classical Thermodynamics, Cambridge University Press, London, стр. 42–43.
  22. ↑ Lieb, E.H., Yngvason, J. (1999). The physics and mathematics of the second law of thermodynamics, Physics Reports, 314: 1–96, стр. 56.
  23. ↑ http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/NR/C2NR30663H
  24. ↑ 24,0 24,1 Angela M. Fraser, Ph.D. (2006-04-24). „Food Safety: Thermometers“ (PDF). North Carolina State University. стр. 1–2. Архивирано од изворникот (PDF) на 2009-06-17. Посетено на 2010-02-26.
  25. ↑ S.T. Zengeya and I. Blumenthal (декември 1996). „Modern electronic and chemical топломери used in the axilla are inaccurate“. European Journal of Pediatrics. 155 (12): 1005–1008. doi:10.1007/BF02532519. ISSN 1432-1076. PMID 8956933. Архивирано од изворникот на 2020-04-27. Посетено на 2010-02-26.
  26. ↑ E.F.J. Ring (јануари 2007). „The historical development of temperature measurement in medicine“. Infrared Physics & Technology. 49 (3): 297–301. Bibcode:2007InPhT..49..297R. doi:10.1016/j.infrared.2006.06.029. Посетено на 2010-02-26.
  27. ↑ doi:10.1117/1.1475739
    Овој навод ќе се дополни автоматски во текот на следните неколку минути. Можете да го прескокнете редот или да го проширите рачно

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Топломер&oldid=5292874“