溫度
對我們而言,溫度是最重要的物理量之一,同時也是日常生活中最熟悉的物理量之一。
人們都清楚地懂得熱和冷是什么,而天氣預報會告訴我們每天預測的溫度。許多機械過程都會產生熱量(加熱、內燃機和化學反應等)。
這意味著溫度測量也是最常見的測量任務之一。不論是在工業過程(過程溫度)、食品(生產、運輸、儲存或服務)、空調技術、汽車行業還是在醫療等領域。
溫度是什么?
組成物質和材料的基本粒子會在它們的靜止點周圍振動。 溫度是用來測量這種運動的強度的指標,它是系統中的粒子的動能。高強度的運動會帶來較高的溫度,而低強度的運動會產生較低溫度。在一個溫度水平上,這種運動會變為靜止。這個溫度就是絕對零度。它是-273.15攝氏度。
測量參數溫度的物理原理
當物理學家談到溫度時,他們指的是物體內固有的能量。由于物體原子或分子的隨機運動,這種能量得以在物體內積蓄。如果粒子移動得更快,那么溫度會升高。因此溫度是狀態變量。 溫度與質量、熱容量等參數一起描述了物體的能量含量,或者,如在物理學中經常表達的那樣,系統的能量含量。
或者,更簡單地說:
·傳入熱能導致粒子運動速度增加:溫度升高
·傳入熱能導致粒子運動速度降低:溫度降低
當物體不再含有任何熱能時,它的分子就會靜止不動。實際上,這種狀態是無法實現的。這種狀態被稱為絕對零點,因為已經沒有能量比之更少的狀態了。絕對零點被賦值為0 K(開爾文)。 因此,開爾文溫度始終是一個正面參數。 溫度可以直接以能量單位測量。然而,以度為單位的溫度表達具有悠久的傳統,并且以物理學為基礎。出于實際原因,這就是為什么溫度至今仍以度為單位。 | ![]() |
請注意: 溫度以開爾文(K)表示,日常以攝氏度(℃)或華氏度(℉)(在美國和其他地方)表示。在專業領域中,溫度差異始終以開爾文為參考。 轉換系數:1Ko1℃ = 9/5℉ 根據DIN 1345的轉換公式: tC = 5/9(tF-32) = TK-273.15 TK = 273.15 + tC tF = 1.8 tC + 32 | ![]() |
如何測量?
| 如何設置測量設備? 1. 探頭:包含傳感器。針對不同的應用有不同的探頭設計。 2. 帶傳感器的探頭軸:將物理測量值轉換為電信號。 3. 連接電纜:連接測量儀器和探頭(傳感器)。 4. 測量儀器:將探頭信號轉換為顯示值(AD轉換)。 5. 分辨率:測量參數的最小顯示單位。 |
分辨率 在這個例子中,顯示器顯示22.3℃,即分辨率為0.1℃。如果顯示22.34℃,分辨率將為0.01℃。在數字儀器中,顯示屏中的上一個位置可以躍遷+/- 1個單位。這個最小的單位稱為數位。 示例:顯示22.3℃ 顯示-1位22.2℃;顯示+1位22.4℃。 測量儀器的分辨率越差,數位躍遷對測量儀器精度的影響就越大。 |
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傳感器:它是如何運作的?
選擇正確的傳感器可確保測量結果的準確性。但是,沒有任何傳感器能十全十美:
測量范圍廣通常意味著精度有限。
特別是,快速探頭通常不適合日常的艱苦測量工作。
設計決定哪種探頭最適合哪種測量任務。
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