Знаете ли вы, что температура - это НАИБОЛЕЕ измеряемая физическая величина?
Знание температуры имеет решающее значение для правильного функционирования всего, от человеческого тела до двигателя автомобиля и всего, что между ними.
Знание температуры любого объекта необходимо для почти бесконечного числа целей. Температура часто также указывает на то, что что-то не так: например, у вас может быть повышенная температура тела, тормозные колодки вашего автомобиля вот-вот выйдут из строя или турбины электростанции перегреваются.
Вот что я называю горячим! Но насколько он горячий? Если вы хотите измерить температуру чего-то столь же горячего, как вулкан, обычный термометр бесполезен. Воткните колбу ртутного термометра в вулканическую лаву (температура которой может быть намного выше 1000 ° C ), и вы получите сюрприз: ртуть внутри мгновенно закипит (она превращается из жидкости в газ при температуре всего 356 ° С). а само стекло может даже расплавиться (если лава действительно горячая). Попробуйте измерить что-то очень холодное (например, жидкий азот) с помощью ртутного термометра, и у вас возникнет противоположная проблема: при температурах ниже -38 ° C ртуть представляет собой твердый кусок металла. Так как же измерить действительно горячее или холодное? С помощью хитрой пары электрических кабелей под названием термопара
Что такое термопара?
Термопара — это датчик, который используется для измерения температуры. Это очень популярный тип датчика измерения температуры из-за его относительно низкой стоимости, взаимозаменяемости, большого диапазона измерения и надежности.
Термопары широко используются во всех отраслях промышленности — от автоматизации производства и управления технологическими процессами до автомобилестроения, авиакосмической, военной, энергетической, металлообрабатывающей, медицинской отраслей и множества других секторов промышленности.
Они производятся со стандартными разъемами, они взаимозаменяемы, и их легко приобрести. Измерительная сторона датчика может быть очень простой (например, два металлических провода, скрученных вместе) или заключенной в прочный зонд для использования в суровых промышленных условиях.
Благодаря своим многочисленным преимуществам, они по-прежнему являются наиболее распространенным типом датчиков для промышленных измерительных приложений сегодня.
Как работает термопара?
Термопары основаны на эффекте Зеебека, который гласит, что в цепи, состоящей из двух разных металлов (например, двух стержней, которые соприкасаются на концах), создается небольшое электрическое напряжение, когда существует разница температур между точками контакта. Это делается пассивным способом, т.е. проводники не должны получать питание от измерительного усилителя.
Как такое возможно? Производим ли мы бесплатную энергию из ничего? Нет, совсем нет. Это чистая физика!
Помните, что электроны переносят как электричество, так и тепло. Например, если вы положите руку на один конец куска голого медного провода, тепло вашей кожи будет переносить электроны из области, где вы касаетесь провода, к более холодному концу, находящемуся дальше от вас, создавая электрическое напряжение из-за перепад температур возникает по длине провода.
Это явление было первоначально открыто в 1794 году итальянским ученым Алессандро Вольта (в честь которого назван «Вольт»), а затем вновь открыто в 1821 году немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он заметил, что когда концы двух проводов, сделанных из разных металлов, соединяются и между этими концами существует разница температур, в точках соединения создается небольшой потенциал напряжения.
Мы называем этот потенциал напряжением Зеебека и его создание из тепловой энергии «эффектом Зеебека». На основе наблюдений Зеебека 200 лет назад физики могут определить коэффициент Зеебека; то есть величину термоэлектрического напряжения, вызванного разницей температур в конкретном материале.
Десятилетия исследований, проб и ошибок привели к сегодняшнему пониманию того, какие металлы дают наилучшие результаты, когда мы объединяем их в термопару. Различные комбинации предлагают разные эффективные диапазоны измерения. И, конечно же, каждый металл обладает определенными экологическими свойствами, которые также влияют на то, где и как их можно использовать.
Наука, лежащая в основе термопар, в настоящее время достаточно развита, и на рынке существуют производственные компании, которые, совместно работают с научными и исследовательскими институтами и совершенствуют данный вид оборудования.