أجهزة قياس درجة الحرارة

للمساعدة في دراسة الطقس والظواهر الأخرى ، يستخدم العلماء موازين الحرارة لقياس درجة الحرارة. تأتي موازين الحرارة في أنواع مختلفة بما في ذلك السائل في الزجاج والمقاومة والأشعة تحت الحمراء. يقدم كل نوع مزايا مختلفة مثل التكلفة والسرعة والدقة ونطاق درجة الحرارة.

يعد مقياس الحرارة السائل في الزجاج أحد أكثر الأدوات شيوعًا المستخدمة اليوم لقياس درجة الحرارة. كما يوحي الاسم ، تتكون الأداة من مصباح زجاجي يحتوي على سائل خاص. يوجد على قمة المصباح ساق له مقياس محدد لقياس درجة الحرارة. تتوسع السوائل المختارة لمقاييس الحرارة وتتقلص بشكل كبير استجابة لتغيرات درجة الحرارة ، لذا فهي تشير إلى درجة الحرارة كموقع على مقياس الساق. لسنوات عديدة ، كان الزئبق سائلًا شائع الاستخدام لقياس درجة الحرارة ، رغم أنه من أجل السلامة الأسباب التي جعلت صانعي موازين الحرارة قد قاموا بالتخلص التدريجي منه لصالح الكحول والمواد الأخرى ذات القيمة الأقل تسمم. اخترع دانيال غابرييل فهرنهايت مقياس الحرارة الزئبقي في الزجاج ، والذي يغطي نطاق درجة الحرارة من 38 إلى 356 درجة مئوية تحت الصفر (من 36.4 إلى 672.8 درجة فهرنهايت).

عندما تتدفق التيارات الكهربائية عبر الأسلاك ، فإنها تتشتت عن بعضها البعض وتشتت حدود الأسلاك. تُعرف هذه الظاهرة بالمقاومة الكهربائية ، وترتبط قيمتها بدرجة الحرارة. عادةً ما تستخدم موازين الحرارة المقاومة سلكًا بلاتينيًا لأنه لا يتآكل أو يتفاعل مع الهواء على نطاق واسع من درجات الحرارة. عادة ما يتم لف السلك في ملف ويوضع داخل أنبوب خزفي. تتميز موازين الحرارة المقاومة بدقة أكبر بكثير من النوع السائل في الزجاج ويمكن أن تقيس التغييرات حتى جزء من الألف من الدرجة.

يتكون مقياس حرارة الغاز ذو الحجم الثابت من وعاء به كمية ثابتة من الغاز بداخله. يعمل مقياس الحرارة على مبدأ أن التغيرات في ضغط الغاز تتناسب مع التغيرات في درجة حرارة الغاز. يكتشف مستشعر الضغط داخل الحاوية الضغط ، وتقوم إلكترونيات المعايرة بتحويل هذه القيمة إلى قياس درجة الحرارة. عادةً ما تستخدم موازين الحرارة ذات الحجم الثابت الهواء كغاز لإجراء القياسات بالقرب من درجة حرارة الغرفة. إذا دعت القياسات إلى درجات حرارة منخفضة جدًا ، فسيتم استخدام الهيليوم بدلاً من ذلك ، نظرًا لأن نقطة غليانه قريبة من الصفر المطلق.

تنبعث من جميع الأجسام الأشعة تحت الحمراء بكثافة تتناسب تقريبًا مع درجة حرارتها. تتكون موازين الحرارة الإشعاعية من سلسلة من البصريات التي تركز ضوء الأشعة تحت الحمراء على كاشف إلكتروني خاص. عادة ما يكون الكاشف عبارة عن شبه موصل مثل السيليكون ، والذي ينتج تيارًا كهربائيًا يتناسب مع شدة الأشعة تحت الحمراء. يقوم الجهاز بحساب درجة الحرارة إلكترونيا. الميزة الرئيسية لمقاييس الحرارة الإشعاعية هي القدرة على قياس درجة حرارة الجسم عن بعد. يمكنهم أيضًا قياس درجات الحرارة بشكل أسرع من الطرق الأخرى. تحتوي بعض موازين الحرارة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء على مشهد ليزر لتوجيه الجهاز بدقة إلى أشياء معينة.