ما هي الحرارية؟

المزدوج الحراري هو جهاز يستخدم لتحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية. يقيس فرق درجة الحرارة بين نقطتين. تعد المزدوجات الحرارية من أكثر أجهزة استشعار درجة الحرارة استخدامًا نظرًا لتوفرها الواسع وتكلفتها المنخفضة جدًا. ومع ذلك ، لسوء الحظ ، فإنهم ليسوا أدق أجهزة قراءة درجات الحرارة.

يلعب تأثير سيبيك دورًا رئيسيًا في وظيفة المزدوجة الحرارية. تنص على أن اختلاف درجة الحرارة بين اثنين من أشباه الموصلات المعدنية سيولد الكهرباء. عندما تشكل هذه أشباه الموصلات حلقة ، يتم عمل تيار كهربائي. تعتمد المزدوجات الحرارية على هذا التأثير لقياس درجة الحرارة. عندما يتم وضع مزدوج حراري بين تدرج درجة الحرارة بين اثنين من أشباه الموصلات ، فإنه يصبح جزءًا من الدائرة الناتجة عن تأثير سيبيك. هذا يسمح لها بقياس الجهد وتحويل هذا الجهد إلى تدرج درجة حرارة يمكن قراءته اعتمادًا على أنواع المعدن المستخدم.

عندما تقيس المزدوجة الحرارية تدرج درجة الحرارة ، فإنها تقيس فرق درجة الحرارة بين اثنين من أشباه الموصلات. هذا يعني أنه يجب توصيل مزدوج حراري بمقياس متعدد ، مما يسمح لمستخدمه بقراءة جهد أشباه الموصلات المعنيين. يرتبط اختلاف درجة الحرارة والجهد ارتباطًا مباشرًا. لذلك ، إذا كان بإمكان المرء قراءة الجهد الذي يمر عبر الدائرة ، فيمكنه عندئذٍ حساب فرق درجة الحرارة بين أشباه الموصلات. يتم الحصول على هذا الاختلاف في درجة الحرارة عن طريق قياس الجهد ؛ للجهد يتوافق بشكل مباشر مع فرق درجة الحرارة بين تقاطعي أشباه الموصلات المزدوجة الحرارية.

هناك أنواع عديدة من المزدوجات الحرارية ، تختلف جميعها في السبائك المعدنية المستخدمة في مسبارها. تعد المزدوجات الحرارية من النوع K الأكثر شيوعًا (كروميل ألوميل) رخيصة جدًا ولديها نطاق واسع من درجات الحرارة التي يمكن قياسها. ومع ذلك ، فإن الرخص من هذا النوع يظهر في حقيقة أنه ليس دقيقًا للغاية ويمكن أن يحدث تغييرات فيه حساسية عند درجات حرارة أعلى من 354 درجة مئوية ، وهي نقطة كوري للنيكل ، أحد مكونات الكروميل. تتميز المزدوجات الحرارية من النوع E (الكروميل الثابت) بحساسية أعلى من النوع K وهي غير مغناطيسية. هناك العديد من الأنواع الأخرى من المزدوجات الحرارية ، ويمكن العثور على قائمة كاملة في قسم الموارد.

تُستخدم المزدوجات الحرارية في صناعة الفولاذ لقياس درجة حرارة الفولاذ من أجل تحديد محتوى الكربون في الفولاذ بناءً على درجة حرارة انصهاره. كما أنها تستخدم في الأضواء التجريبية. يتطلب هذا التطبيق أن يكون مسبار المزدوج الحراري في شعلة الطيار لمعرفة ما إذا كان اللهب قيد التشغيل. عند تشغيل اللهب ، يتم إنشاء تيار في المزدوج الحراري ويقرأ الحرارة الناتجة عن اللهب. عند إيقاف تشغيل اللهب ، يمكن لأجهزة الاستشعار الإلكترونية معرفة كيفية إغلاق الغاز لمنع تسرب الغاز المحتمل.

تلتزم المزدوجات الحرارية بثلاثة قوانين عند التشغيل. أولاً ، ينص قانون المواد المتجانسة على أن درجات الحرارة لا تنطبق عند تقاطعات لن تؤثر المزدوجات الحرارية على الجهد الناتج ، لأنها لا تخلق المزيد من درجة الحرارة الانحدار. ثانيًا ، ينص قانون المواد الوسيطة على أن المواد الجديدة المحقونة في الدائرة لن تكون كذلك قم بتغيير الجهد طالما أن التقاطعات التي تكونت بواسطة المادة الجديدة لا تعاني من درجة حرارة الانحدار. ينص قانون درجات الحرارة المتتالية على أنه يمكن إضافة الفولتية بين ثلاثة تقاطعات أو أكثر معًا.