كيف تقيس الثرمومترات الحرارية درجة الحرارة؟ مقال يشرح بأسلوب مبسط كيفية عمل الثرمومترات الحرارية وأنواعها المختلفة وأهميتها في حياتنا اليومية.
كيف تقيس الثرمومترات الحرارية درجة الحرارة؟
في الحياة اليومية، نجد الثرمومترات الحرارية في مختلف المجالات، من الرعاية الصحية إلى الطهي. ولكن كيف تقيس هذه الأدوات درجة الحرارة بدقة؟ لفهم هذا، يجب علينا أن نعرف أساسيات التشغيل وأشكال الثرمومترات الحرارية المختلفة.
أنواع الثرمومترات الحرارية
- الثرمومتر الزئبقي
- الثرمومتر الكحولي
- الثرمومتر الثنائي المعدن
- ثرمومترات المقاومة الكهربائية (RTD)
- الثرمومترات الحرارية
- الثرمومترات بالأشعة تحت الحمراء
الثرمومتر الزئبقي والكحولي
يعتمد الثرمومتر الزئبقي والكحولي على تمدد السوائل داخل أنبوب زجاجي. عندما ترتفع درجة الحرارة، يتمدد الزئبق أو الكحول في الأنبوب ويعطي قراءة ذاتية للدرجة.
الثرمومتر الثنائي المعدن
يتكون الثرمومتر الثنائي المعدن من شريطين معدنيين مختلفين متصلين معاً. مع تغير درجة الحرارة، تتوسع هذه المعادن بشكل مختلف مما يؤدي إلى أن ينحني الشريط ويشير إلى درجة الحرارة.
ثرمومترات المقاومة الكهربائية (RTD)
تستخدم هذه الثرمومترات خاصية تغير المقاومة الكهربائية لمادة ما مع تغير درجة الحرارة. يحتوي جهاز RTD على سلك دقيق مصنوع من مادة مثل البلاتين. تتغير مقاومة السلك بتغير درجة الحرارة، ويمكن تحويل هذا التغير إلى درجة حرارة مقروءة.
الثرمومترات الحرارية
تعمل الثرمومترات الحرارية على ظاهرة التأثير الحراري للكهرومغناطيسية. تُصنع من مواد مختلفة تتصل عند نقطتين وتنتج جهدًا كهربائيًا يتغير مع تغير درجة الحرارة. يمكن تحويل هذا الجهد إلى درجة حرارة بواسطة معادلة Seebeck.
الثرمومترات بالأشعة تحت الحمراء
تقيس هذه الأجهزة الإشعاع الحراري الصادر من جسم ما. كل جسم ينبعث منه إشعاع حراري يتناسب مع درجة حرارته. الثرمومتر بالأشعة تحت الحمراء يلتقط هذا الإشعاع ويحول الحصة إلى درجة حرارة مقروءة.
معادلة تحويل الجهد إلى درجة حرارة في الثرمومترات الحرارية
تصف معادلة Seebeck العلاقة بين فرق الجهد \(V\) وفرق درجة الحرارة \(\Delta T\) على الشكل التالي:
\( V = S \cdot \Delta T \)
حيث \(S\) هو معامل Seebeck الخاص بالمادة المستخدمة.
لكل نوع من هذه الثرمومترات مزاياه وعيوبه، ويُستخدم بشكل واسع في التطبيقات المتنوعة بناءً على دقته وسهولة استخدامه.