Tablice Cieplne Wody Destylowanej w Temperaturze 27 Stopni
- Szczegóły
Temperatura - podstawowa wielkość określająca stan układu termodynamicznego, przyjmująca tą samą wartość dla układów będących w stanie równowagi termodynamicznej ze sobą. Pomiar można przeprowadzić tylko w sposób pośredni, opierając się na zależności od temperatury takich właściwości ciał, które można mierzyć bezpośrednio. Temperaturę ciała podaje się w stopniach, a jej wartość zależy od przyjętej skali termometrycznej.
Temperatura to funkcja wprost proporcjonalna do średniej energii kinetycznej cząstek (molekuł). W gazie idealnym T = (2 / (3*k))*K; gdzie K - średnia energia kinetyczna przypadająca na jedną cząsteczkę. Wartość 3*k (małe k, nie mylić z dużym K, stojącym poza nawiasami) stanowi stałą, przy czym konkretna wartość k zależy od przyjętej skali termometrycznej.
W skali Celsjusza interwał temperatury od punktu krzepnięcia wody do punktu wrzenia wody (przy ciśnieniu 1 atm) dzieli się na 100 równych części - stopni. W ten sposób, wielkość k, którą nazywa się stałą Boltzmanna, określa się drogą pomiarów właściwości wody.
Należy pamiętać, że temperatura i ciepło to nie to samo. Zasób ciepła w substancji jest określony przez iloczyn temperatury, ilości (masy) substancji i jej ciepła właściwego. Nie należy dokonywać porównań typu: "było 2°C, jest 18°C, czyli jest 9 razy cieplej".
Ciepło właściwe - wielkość fizyczna równa stosunkowi ilości ciepła pobranego przez jednostkę masy substancji do zmiany temperatury powstałej w wyniku pobrania tego ciepła. Stosuje się jednostki: J/kg*K, J/g * °C, cal/g * °C [ta ostatnia jest jednostką pozaukładową, to znaczy nie jest jednostką w układzie SI, choć często jest jeszcze stosowana]. Ciepło właściwe zależy od rodzaju substancji, jej fazy i sposobu ogrzewania. Na ogół ciepło właściwe cieczy jest większe od ciepła właściwego ciał stałych (szczególnie duże ciepło właściwe ma woda).
Przeczytaj także: Kluczowe Aspekty Wilgotności Powietrza
Umowne systemy, za pomocą których opisuje się temperaturę substancji (ciała)
- Bezwzględna skala temperatury - inaczej międzynarodowa praktyczna temperatura Kelvina, potocznie nazywana skalą bezwzględną. Punktem zerowym w skali Kelvina jest 0 bezwzględne, odpowiadające temperaturze w skali Celsjusza -273,15°. Przejście ze skali Celsjusza na bezwzględną skalę temperatury jest proste: K = t°C + 273,16. Jednostką temperatury jest tu Kelvin (nie stopień Kelvina; temperaturę notujemy jako np. 293.5 K, (odpowiada 20,34°C) bez symbolu stopnia). W tej skali nie mogą wystąpić ujemne temperatury!
- Skala Celsjusza. Oznaczenie: °C. Punktem zerowym jest punkt potrójny wody, uzyskano wymiar 1° dzieląc na 100 równych części interwał temperatury między punktem zerowym a punktem wrzenia wody przy normalnym ciśnieniu. Skala ta jest powszechnie stosowana na świecie, za wyjątkiem niektórych byłych kolonii brytyjskich i USA. W Wielkiej Brytanii skala Celsjusza jest już przeważnie stosowana, choć można spotkać jeszcze w użyciu i skalę Fahrenheita.
- Skala Fahrenheita. Oznaczenie: °F. Punktem zerowym tej skali jest temperatura zamarzania mieszaniny salmiaku i lodu a temperaturę wrzenia wody określono na 212°F. W tej skali temperatura zamarzania wody destylowanej wynosi 32°F. Interwał temperatury między punktem krzepnięcia wody destylowanej a punktem wrzenia wody destylowanej pod normalnym ciśnieniem podzielono na 180 równych części, będących stopniami Fahrenheita. 1°F = 5/9 °C. Skala Fahrenheita jest powszechnie stosowana w USA. Wartości w skali Fahrenheita znajdują się często na mapach faksymilowych, w biuletynach pogodowych, komunikatach, ostrzeżeniach wydawanych przez kraje anglosaskie.
Przyrządy służące do pomiaru temperatury
Przyrządy służące do pomiaru temperatury powietrza noszą ogólną nazwę termometrów lub termografów. Mogą być termometrami cieczowymi lub termometrami elektrycznymi. Zwyczajowo określenie "termometr stacyjny" zarezerwowany jest na określenie termometru cieczowego. Jeśli jest to termometr rtęciowy, zazwyczaj jego zakres pomiarowy wynosi od -30°C do +50°C (bywają wykorzystywane i inne zakresy pomiaru temperatury). W przypadku, gdy zachodzi potrzeba pomiarów temperatury powietrza niższych od -30°C stosuje się termometry alkoholowe (zazwyczaj jest to któryś z zabarwionych alkoholi wielocząsteczkowych), umożliwiających pomiar do -75°C lub -90°C.
Termometry stacyjne skalowane są co 0,2°C, odczytu dokonuje się z dokładnością do 0,1°, interpolując położenie krańca słupka rtęci między kreskami skali. Termometry stacyjne, przed dopuszczeniem do użytku są sprawdzane w komorach termicznych, gdzie ich wskazania są porównywane ze wskazaniami termometrów wzorcowych. Na podstawie tych porównań dany termometr otrzymuje świadectwo cechowania (dopuszczające do użytku) oraz tabelę poprawek instrumentalnych (patrz: poprawka instrumentalna).
Termometr stacyjny w każdym momencie wskazuje temperaturę aktualną, czyli taką, jaką w danej chwili ma powietrze, jeśli spełnione są standardowe warunki pomiaru (patrz: warunki pomiaru temperatury powietrza). Odczytu temperatury dokonuje obserwator w wyznaczonym momencie obserwacji, stąd wartość temperatury powietrza poza momentami obserwacji pozostaje nieznana.
Na statkach spotyka się najczęściej z różnego rodzaju termometrami elektrycznymi (elektronicznymi), które w dogodnych miejscach (np. na konsoli sterowania na mostku) podają aktualną temperaturę powietrza. Czujnikami reagującymi na zmiany temperatury powietrza są w tych termometrach najczęściej termistory (układy bardzo silnie zmieniające opór elektryczny w funkcji temperatury) lub specjalnie konstruowane do tego celu układy półprzewodnikowe, których charakterystyki prądowe lub napięciowe silnie uzależnione są od temperatury złącza.
Czujniki termometrów elektronicznych mają bardzo małą masę i rozmiary, stąd ich bezwładność cieplna jest minimalna (bardzo szybko ich temperatura wyrównuje się z temperaturą przepływającego obok nich powietrza). Zmiany oporu (napięcia / prądu) czujnika odpowiedni układ zamienia z wielkości elektrycznej na wskazanie temperatury, wyświetlane przez czytnik, lub / i na postać cyfrową, możliwą do zapisania np. w komputerze (datalogerze).
Przeczytaj także: Rodzaje obróbki cieplnej stali
Takiego rodzaju czujniki temperatury powietrza (pod względem rozwiązań konstrukcyjnych jest ich wielka mnogość) stanowią również elementy pomiarowe w różnego rodzaju automatycznych stacyjkach / stacjach meteorologicznych, które z zadaną częstotliwością próbkowania (np. stosuje się w celu uchwycenia (pomiaru) najwyższej w danym okresie (zazwyczaj w ciągu doby) najwyższej (maksymalnej) i najniższej (minimalnej) temperatury, która zazwyczaj wystąpi w momentach między pomiarami temperatury na termometrze stacyjnym.
Po lewej - termometry maksymalny (1) i minimalny (2) w klatce meteorologicznej, obok psychrometr Augusta (3). Termometr maksymalny działa na tej samej zasadzie, co znany niemal wszystkim termometr lekarski. Zbiorniczek z cieczą rozszerzalną (zazwyczaj rtęcią) oddzielony jest od rurki pomiarowej kapilarą.
W momencie zwiększania objętości rtęci pod wpływem wzrostu temperatury, znaczne ciśnienie w zbiorniczku przepycha rtęć przez kapilarę i wysokość słupka rtęci w rurce pomiarowej rośnie. W przypadku spadku temperatury, rtęć w zbiorniczku kurczy się, słupek rtęci w kapilarze ulega przerwaniu i wysokość słupka rtęci w rurce pomiarowej pozostaje stała (nie opada). W ten sposób koniec słupka rtęci rejestruje najwyższą temperaturę, jaka wystąpiła w czasie od ostatniego przygotowania termometru do pomiaru.
Przygotowanie termometru maksymalnego do pomiaru polega na wyjęciu go ze statywu i strząśnięcia, podobnie jak to się robi z termometrem lekarskim.
Termometr minimalny jest wypełniony którymś z alkoholi wielocząsteczkowych o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia i dużym napięciu powierzchniowym. Rurka pomiarowa tego termometru ma dość dużą średnicę, wewnątrz rurki, w cieczy rozszerzalnej znajduje się barwny pręcik szklany, którego średnica jest oczywiście mniejsza od średnicy rurki. Ciecz rozszerzalna, zwiększając swoją objętość swobodnie przeciska się między pręcikiem a ścianką wewnętrzną rurki i pręcik pozostaje w miejscu.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
W przypadku, gdy temperatura spada na tyle, że menisk cieczy rozszerzalnej dojdzie do pręcika, duże napięcie powierzchniowe menisku przesuwa ("ściąga") pręcik w stronę, w którą wędruje menisk. Ponowny wzrost temperatury i ruch menisku w drugą stronę nie przesuwa pręcika. W ten sposób krawędź pręcika, skierowana w stronę menisku wyznacza wartość minimalnej temperatury, jaka wystąpiła w okresie od ostatniego przygotowania termometru do pomiaru.
Przygotowanie to polega na wyjęciu termometru minimalnego ze statywu i pochylenia go tak, aby pręcik przesunął się i oparł o menisk. Odczytu temperatury maksymalnej i minimalnej dokonuje się na stacjach meteorologicznych zazwyczaj raz na dobę, w terminie porannej obserwacji (przeważnie o godzinie 07:00 czasu urzędowego lub miejscowego czasu słonecznego albo też w dwie godziny po wschodzie Słońca, zależy to w jakim reżimie pracuje dana stacja).
Są mniejsze od termometrów stacyjnych przez co charakteryzują się nieco mniejszą bezwładnością cieplną. Ich skalowanie (co 0.2°C) jest takie samo, jak termometrów stacyjnych. Montowane są w psychrometrach aspiracyjnych, lub też, w specjalnych uchwytach, po dwa razem, na lince (sznurze) lub rzemyku - w psychrometrach procowych (omówienie przyrządów - patrz zakładka wilgotność powietrza). Pomiar temperatury powietrza za pomocą tych termometrów nie odbiega w niczym od pomiaru wykonywanego termometrem stacyjnym.
Odczyt temperatury, ze względu na mniejsze rozmiary termometrów jest utrudniony, z tego względu niektóre psychrometry fabrycznie wyposażone są w przesuwane lupki (Uwaga - termometry psychrometryczne są postrachem dalekowidzów.
Są przyrządami mierzącymi temperaturę i rejestrującymi jej przebieg w funkcji czasu. Elementem reagującym na zmiany temperatury jest tu najczęściej czujnik deformacyjny, zmieniający swój kształt w funkcji zmian temperatury (np. rożek manometryczny wypełniony cieczą rozszerzalną lub element bimetaliczny).
Ważnym elementem termografu jest bęben, wewnątrz którego znajduje się mechanizm zegarowy, obracający bęben ruchem jednostajnym. Mechanizmy zegarowe mają napęd sprężynowy lub elektryczny. Na bęben naciągnięty jest termogram, będący paskiem papieru z wydrukowaną skalą czasową i skalą temperatury. Wskazówka, przenosząca ruchy czujnika temperatury zakończona jest pisakiem, który kreśli na termogramie linię, odpowiadającą ciągłemu zapisowi temperatury powietrza.
Najczęściej stosowany jest termograf tygodniowy, w którym pełen obrót bębna trwa 168 godzin. Termografy na statkach rzadko wykorzystywane są do prowadzenia obserwacji meteorologicznych, częściej służą do dokumentowania spełnienia założonych warunków termicznych przewozu ładunku. Z tego względu najczęściej instalowane są w ładowniach, chłodniach, etc.
Niezależnie od tego, w jakim celu stosuje się termograf należy pamiętać o regularnym sprawdzaniu jednostajności i punktualności obrotu bębna.
Po lewej - termograf tygodniowy (prod. polska, "Zootechnika"). Przyrząd ma zdjętą perforowaną osłonę elementu termoczułego. Jest to srebrzysta metalowa płytka, będąca paskiem bimetalicznym "uginającym się" pod wpływem zmian temperatury. Płytka bimetaliczna jest z jednej strony unieruchomiona (w miejscu, gdzie na fotografii widoczna jest masywna nakrętka), drugi jej koniec jest swobodny. Ugięcia swobodnego końca płytki bimetalicznej, przenoszone są przez cięgło (widoczne na fotografii; przechodzi przez otwór w obudowie przyrządu) i system dźwigni (wewnątrz przyrządu, na fotografii nie widoczne) na wskazówkę przyrządu, zakończoną pisakiem. Pisak napełniony się nieschnącym tuszem kreśli następnie przebieg temperatury na termogramie.
Przyrządy produkowane przez "Zootechnikę" są marnej jakości i nie są polecane do stosowania na statkach (brak tarowania i świadectwa przyrządu, duża awaryjność, duża bezwładność cieplna, itp).
Po prawej - widok z góry na znajdujący się wewnątrz bębna termografu mechanizm zegarowy (termograf o napędzie sprężynowym). "Nakręcanie" zegara termografu dokonuje się za pomocą klucza (płaski element wystający ponad przezroczystą pokrywkę bębna), jego obrót przenoszony jest na sprężynę przez asymetrycznie ustawioną oś wchodzącą do wnętrza mechanizmu zegarowego. Układ regulacji chodu zegara to mosiężny, płaski element znajdujący się na metalowej górnej powierzchni zegara. Nad nim znajduje się czarna plastikowa zatyczka, która po wyjęciu umożliwia dostęp (np. precyzyjnym śrubokrętem) do mechanizmu regulacyjnego.
Środkowa, centralnie usytuowana, oś (zakończona u góry nakrętką), jest osią obrotu mechanizmu zegarowego. Po odkręceniu nakrętki osi możliwe jest zdjęcie bębna (trzeba delikatnie unieść do góry). Jeśli po nakręceniu zegar nie chodzi, trzeba zdjęty bęben gwałtownym ruchem skręcić (90-180°), tak aby balans zegara zaczął się poruszać. Dla kontroli chodu, w określonych momentach (trzeba zapisać czas i datę) naciska się element deformacyjny, który rysuje na termogramie wyraźny ząbek (reper), co pozwala następnie wprowadzić poprawki czasowe i prawidłowo przypisać temperaturę do określonego momentu.
Termografy z napędem sprężynowym należy nakręcać do oporu, acz z wyczuciem, aby nie zerwać sprężyny lub zaczepu sprężyny. W termografach z napędem elektrycznym należy pamiętać o wymianie baterii w terminie podanym przez instrukcję eksploatacji danego typu termografu.
Aby odczyt temperatury powietrza spełniał warunki prawidłowości i porównywalności, temperatura termometru musi być równa temperaturze powietrza, czyli temperatura obu mediów musi być całkowicie wyrównana. Wymaga to eliminacji strat ciepła przez termometr spowodowanych przez występujące ciepło parowania, gdy te...
tags: #tablice #cieplne #woda #destylowana #temperatura #27
