بحث مدرسي عن أنواع الترمومترات
مقدمة
تم اختراع أول
الترمومترات المعروفة بوساطة عالم الفلك الإيطالي جاليليو عام 1593م. وكان يسمى المكشاف. وقد تميز هذا الجهاز بدقة
متوسطة فقط. لكن في عام 1641م تم تطويره بحيث صارت
تستخدم فيه الكحول. وفي عام 1714م اكتشف الألماني جبريل دانيل فهرنهايت الترمومتر الزئبقي، وهو الذي يُستخدم حتى
اليوم
أداة صغيرة تُستخدم لقياس درجات حرارة الغازات والسّوائل والمواد
الصلبة. وقد بُنيت الترمومترات
على أساس الحقيقة العلمية التي تقول إن الخواص الفيزيائية القابلة للتغير لبعض المواد تتغيّر بتغيُّر درجات الحرارة.
وتشمل الخواص الفيزيائية المتغيّرة في
المادة مع تغيُّر درجة الحرارة، حجم السائل وطول الجسم الصلب. ومن الخواص الأخرى التي تتغير بتغير درجة الحرارة
المقاومة، أي مقاومة سريان التيار الكهربائي ـ
وذلك في المواد الموصلة للكهرباء.
توجد ثلاثة أنواع أساسية من الترمومترات :
1ـ ترمومتر السائل ذو الغلاف الزجاجي
2ـ الترمومتر التّشْويهيّ
3ـ الترمومتر الكهربائي.
وتُصْنَع مُعظم الترمومترات في الوقت الحالي في شكل ترمومترات رقمية،
وأخرى يمكن التخلص منها بعد استخدامها.
ترمومتراتُ السائِل ذي الغلاف الزجاجي
وهي أشهر أنواع الترمومترات.
وتشمل هذه المجموعة الترمومترات
المستخدمة في قياس درجات الحرارة داخل المباني وخارجها، وقياس درجة حرارة الأجسام، كذلك تقدير درجات الحرارة أثناء الطبخ.
ويعدّ الزئبق أكثر السوائل استخدامًا في
هذا النوع من الترمومترات. ويستعمل الكحول في المناطق التي تنخفض فيها درجات الحرارة بصورة دَوْرية لتصل إلى أقل من درجة
حرارة تَجَمُّد الزئبق، أي أقل من -39°م.
ويُملأ السائل سواء أكان زئبقًا أم كحولاً بصيلة الترمومتر التي تَتصل بأنبوب زجاجي محكم القفل مملوء جزئيًّا بالسائل.
ويتمدد السائل ويزداد حجمه عند رفع درجة حرارته،
وبهذا يرتفع مستواه في الأنبوب الزجاجي. ويوجد على السطح الخارجي للترمومتر تدريج حراري.
يوضح عمود من السائل درجة
الحرارة في ترمومترات السائل ذي الغلاف الزجاجي.
ويكون السائل في معظم الترمومترات إما زئبقًا أو كحولاً ملونًا.
تقيس شريحة ثنائية الفلز درجة
الحرارة. فعند تغير درجة الحرارة تنثني الشريحة
مبينة درجة الحرارة
الترمومترات التشويهية
(ثنائية الفلز)
هي الترمومترات التي يتغيّر شكلها نتيجة ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة.
ويوجد نوعان من هذه الترمومترات هما: الثنائي الفلز
وأنبوب بوردون. والترمومتر الثنائي الفلز، هو الأكثر شيوعًا، ويتألف من شريحتين فلزيتين مختلفتين مثل الحديد
والنحاس، وتُثبَّتُ الشريحتان معًا لِيُكوِّنا
قضيبًا واحدًا. وعند ارتفاع درجة الحرارة، يتمدد كلا الفلزين، ولكنّ معدل تمدد كل منهما يختلف عن الآخر، ويؤدي ذلك
إلى انحناء القضيب. ويتسببُ انحناءُ القضيب في تحرك
المؤشر إلى أعلى أو إلى أسفل مقياس الحرارة مشيرًا إلى التغيُّر في درجة الحرارة. ومن أشهر أنواع الترمومترات ثنائية
الفلز المرسمة الحرارية، وتحتوي على قلم لتسجيل
تغيرات درجة الحرارة.
والنوع الثاني من الترمومترات التَّشويهيَّة هو ترمومترات أنابيب
بوردون، وهي عبارة عن أنابيب فلزية مقوّسة قابلة
للانثناء مملوءة بسائل كالجليسرول والزِّيلين. وعند ارتفاع درجة الحرارة فإن السائل يتمدد، ويصاحب التمدد استقامةُ
الأنبوب حتى يتكيف مع الزيادة في حجم السائل.
ويثبت في نهاية الأنبوب قلم أو مؤشر ليدل على درجة الحرارة.
الترمومترات الكهربائية
تشمل الترمومترات الكهربائية كلا من المزدوجات الحرارية وترمومترات
المقاومة. والمزدوجات الحرارية أكثر أنواع
هذه المجموعة استخدامًا، وتتألف من سِلْكَين فلزيين مختلفين يفتل طرفاهما معا لتكوين وصلتين. ويطلق على إحدى هاتين
الوصلتين الوصلة المرجعية ، وتكون عند درجة
حرارة ثابتة هي في العادة درجة حرارة الصفر المئوي. ويتولّد بين السلكين قدر صغير من فرق الجُهد وذلك بمجرد تغير درجة حرارة
الوصلة الأخرى. ويقاس فرق الجهد بمقياس يطلق
عليه مقياس المليفولت والذي يحتوي في العادة على تدريج لدرجات الحرارة. وتصنع الأسلاك الفلزية لمعظم المزدوجات الحرارية المستخدمة لقياس درجة
حرارة الجو غالبا من النحاس وسبيكة يطلق عليها
كُونسْتانْتان. أما أسلاك المزدوجات الحرارية المستخدمة في قياس درجات الحرارة العالية والتي ربما تصل إلى 2,800°م
فتكون من فلزات أخرى يمكنها تحمل درجات الحرارة
العالية.
يمكن قياس فرق جهد كهربائي من
نبيطة تسمى المزدوجة الحرارية لتوضيح درجة
الحرارة. ويقيس عداد كهربائي فرق الجهد.
وتُصنع ترمومترات المقاومة من مواد فلزية مثل النحاس أو النيكل أو البلاتين.
ويعتمد أساس عمل هذه الترمومترات على اختلاف
أو تغير المقاومة الكهربائية للفلزات مع تغير درجات الحرارة. ويقاس في هذه الترمومترات التغير في المقاومة الكهربائية للفلز
الناشئة عن تغير درجة الحرارة ويُترجم
التغير في المقاومة إلى درجات حرارة. ويستخدم العلماء ترمومترات المقاومة البلاتينية لضبط جميع أنواع الترمومترات الأخرى
والتأكد من دقتها. كما تُستخدم ترمومترات
المقاومة البلاتينية ذات الدقة العالية لقياس درجات الحرارة في مدى يتراوح بين 259,35°م تحت الصفر و 961,78°م على المقياس
العالمي لدرجة الحرارة لعام
1990م. ويتميز المقياس
العالمي لدرجة الحرارة بأنه مرجع عالمي موحد لقيم درجات الحرارة.
الترمومترات الرقمية
تُستخدم الترمومترات الرقمية
الدوائر والأجهزة الإلكترونية
لبيان درجة الحرارة. وفي هذه الترمومترات تظهر قراءة درجة الحرارة في صورة أرقام. وتقيس الترمومترات الرقمية درجات الحرارة
عن طريق أداة دقيقة بها يطلق عليها
المسْبار. ويصنع المسبار إما من مادة فلزية كالنحاس أو البلاتين أو من إحدى المواد شبه الموصلة. وتتسَّبب تغيرات درجة الحرارة في
تغيرات كبيرة في المقاومة الكهربائية
لهذه المواد. ومعظم أشباه الموصلات أكثر حساسية لتغير درجات الحرارة مقارنة بالفلزات.
يُوصَّل المسبار إلى دائرة
إلكترونية، وتستقبل الدائرة قراءات درجة الحرارة
من المسبار في صورة إشارات كهربائية. وتُحوَّل الإشارات الكهربائية إلى أرقام تظهر على نافذة عرض.
.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.