تعريف درجة الحرارة
هي درجة حرارة الجسم أو درجة حرارته. تُستخدم قياسات درجة الحرارة في المختبر لإثبات نقاء المواد (نقطة الانصهار ونقطة الغليان) والتحكم في عمليات التقطير ودراسات حركية التفاعل وفي عدة قياسات أخرى مثل اللزوجة والكثافة ودراسات انتقال الطور وتحديد نقاط وميض الزيوت القابلة للاشتعال ، إلخ. لا ينطبق جهاز قياس درجة الحرارة الواحد في جميع المواقف. تتناول هذه المقالة بعض أجهزة قياس درجة الحرارة الشائعة للتطبيقات المعملية المختلفة.
السائل في موازين الحرارة الزجاجية
السائل في مقياس الحرارة الزجاجي هو أكثر أجهزة قياس درجة الحرارة شيوعًا المستخدمة في المختبرات. يجب أن يكون للسائل الخصائص المرغوبة التالية للاستخدام في موازين الحرارة الزجاجية:
- معامل منتظم للتمدد الحراري على مدى درجة حرارة الجهاز
- انخفاض درجة التجمد وارتفاع درجة الغليان لتغطية نطاق درجات الحرارة الكبيرة.
- موصل جيد للحرارة للاستجابة السريعة للتغيرات الحرارية ، أي أن تكون الحرارة المحددة منخفضة.
- التدفق الحر ويجب ألا يبلل سطح الزجاج.
- السائلان الشائعان هما الزئبق والكحول
- الزئبق في ميزان الحرارة الزجاجي
الزئبق في الزجاج هو أكثر أجهزة قياس درجة الحرارة شيوعًا في المختبرات لأنه يلبي متطلبات معظم التطبيقات الشائعة. يبقى الزئبق في حالة سائلة من -39 ^ 0C إلى 357 ^ 0C ولديه جميع الخصائص المطلوبة المذكورة أعلاه. عيبه الوحيد هو سميته ويتطلب إجراءات تنظيف خاصة في حالة الكسر.
- الكحول في ميزان الحرارة الزجاجي
يجد الكحول في موازين الحرارة الزجاجية تطبيقات رئيسية في قياس درجات الحرارة المنخفضة حيث يحتوي الكحول على نقطة تجمد تبلغ -114 ^ 0C ونقطة غليان تبلغ 78 ^ 0C. لا ينصح باستخدامه فوق درجات الحرارة المحيطة لأنه ليس جيدًا كموصل للحرارة مثل الزئبق ويمتد أكثر من الزئبق. بما أن الكحول عديم اللون ، تتم إضافة صبغة للمساعدة في رؤية واضحة.
- مسبار الحرارة
تتميز مقاييس الحرارة الخاصة بالتحققات بالتحقيقات المصممة خصيصًا للسماح بالانغراق أو الاختراق في المواد المسامية اللزجة أو شبه الصلبة مثل الزيوت والشحوم والأطعمة. بصرف النظر عن استخدامها في المختبرات ، تستخدم موازين الحرارة هذه في الصناعات التحويلية ومؤسسات تقديم الطعام ومنافذ البيع بالتجزئة. يتم توفير موازين الحرارة مسبار العرض الرقمي وهي محمولة لتوفير الراحة للاستخدام من قبل الموظفين الميدانيين.
- الأشعة تحت الحمراء الحرارة
موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء هي فئة من الأجهزة المحمولة باليد لقياس عدم الاتصال. هذه تستند إلى قياس الإشعاع من جسم ساخن. وتسمى أيضًا موازين الحرارة بالليزر حيث يتم استخدام حزمة ليزر لاستهداف المسبار إلى مركز منطقة القياس. تجد موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تطبيقًا في قياس درجات الحرارة العالية التي تتجاوز 2000 ^ 0C.
- درجة الحرارة البيانات
يمكن ضبط مسجلات بيانات درجة الحرارة لتسجيل درجة الحرارة وعرضها على أساس مستمر أو على فترات زمنية محددة مسبقًا. يمكن أن يكون إخراج البيانات بتنسيقات رقمية أو رسومية ويمكن مشاركته عبر الإنترنت أو تخزينه للمراجعة اللاحقة. تجد هذه الأجهزة استخدامًا في مناطق التخزين للمواد الكيميائية الحساسة لدرجة الحرارة والمواد المرجعية القياسية وكذلك في غرف الاستقرار المستخدمة لتقييم دراسات العمر الافتراضي.
- موازين الحرارة
ترمومترات المقاومة أو كاشفات درجة حرارة المقاومة (RTD) درجة الحرارة من خلال التغيرات في المقاومة الكهربائية لسلك المعدن النقي بسبب التغير في درجة الحرارة. المواد الشائعة هي البلاتين ، النحاس أو النيكل. يتم لف السلك المعدني النقي حول قلب خامل من السيراميك أو الزجاج. البلاتين هو أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع لأنه يحتوي على تغيير مقاوم كبير على مدى درجة الحرارة المقاسة. تتراوح درجة الحرارة من -200 ^ 0C إلى 1000 ^ 0C بدقة 0.001 ^ 0C.
يجد مقياس الحرارة البلاتيني أو PRT قبولًا عالميًا كمعيار مرجعي لقياس درجة الحرارة والمعايرة نظرًا لدقته العالية ودقة قياساته.