5-Ma’ruza. Xaroratni o`lchash usullari va asboblari

3.1-rasm. Temperatura shkalasini uch o`zgarmas-reper nuqtalari
1731 yili Reomyur shisha termametrlarida spirtdan foydalanishni taklif qildi. U muzning erish nuqtasini 00, suvning qaynash temperaturasini esa 800 deb qabul qildi.
1742 yilda TSelьsiy, simobdan foydalanib va muzning erish nuqtasini 100 <sup>0</sup>C, hamda, suvning qaynash nuqtasini 0<sup>0</sup>C deb qabul qilib o`zining temperatura shkalasini taklif qildi. Bunday belgilanish noqulayligi sababli uch yildan so`ng muzning erish nuqtasini 0<sup>0</sup>C, hamda, suvning qaynash nuqtasini100<sup>0</sup>C deb qabul qilindi.
Bulardan tashqari yana Lomonosov va Lambertlar ham o`z temperatura shkalalarini taklif qilganlar.
Bu temperatura shkalalarini qurishda, temperatura o`zgarishi bilan suyuqliklarning xajmiy kengayishi chiziqli boliqlikga ega deb qabul qilingan va 1 gradus deb, (tII - tI) temperatura intervalining n dan bir bo`lagi deb qabul qilingan, ya’ni,
1grad= (3.1)
tII va tI – ikki yengil olinadigan o`zgarmas nuqtalar.
O`zgarmas nuqtalar deb, 101325 n/m2 yoki 1,0332 kgs/sm2 ga teng bo`lgan normal absolyut bosimda, xar xil moddalarning qattiq va suyuq yoki suyuq va gaz fazalari orasidagi muvozanat temperaturalariga aytiladi.
1848 yili Kelьvin termodinamik temperatura shkalasini taklif qildi.
Agar zarrachaning qaysidir o`rtacha kinetik energiyasi qiymatiga ma’lum bir gradus qiymati berilsa (asosiy yoki reper nuqta), unda u absolyut noldan boshlanadigan chiziqli uzluksiz temperatura shkalasini qurishga yetarli bo`ladi. Absolyut nolga zarrachalarning nolga teng tezligi va nolga teng o`rtacha kinetik energiyasi mos keladi.
= (3.2)
m, v-zarrachaning massasi va tezligi;
k- Boltsman koeffitsienti.
Kelvin termodinamik shkalasida yagona asosiy tajriba nuqtasi bo`lib suvning uch xolati nuqtasi hisoblanadi va u 273,160K deb qabul qilingan. Suvning uch xolati nuqtasi – suvning qattiq, suyuqlik va gaz fazalaridagi muvozanat nuqtasi. Termodinamik temperatura T xarfi bilan va 0K belgi bilan belgilanadi.
Termodinamik shkala ideal gaz bilan to`ldirilgan gaz termometri shkalasi bilan mos keladi. Ideal gazlar xususiyatlariga juda yaqin hisoblangan gazlar H2, N va Ne (geliy).
Gaz termometrlari yordamida temperaturani o`zgarmas xajmdagi gaz bosimini o`zgarishi bo`yicha o`lchanadi. O`lchash aniqligi juda yuqori, ammo juda murakkab. SHuning uchun gaz termometrlari termodinamik shkalaga yaqin bo`lgan Xalqaro amaliy temperatura shkalalarini qurishda ishlatilgan.
1877 yilda Xalqaro o`lchov qo`mitasi asosiy temperatura shkalasi sifatida yuz gradusli vodorod shkalasini qabul qildi (0-100⁰C, 760 mm rt. st. bosimda). Unda o`zgarmas xajmdagi vodorod bosimi bo`yicha temperaturani aniqlanardi. Bu temperatura shkalasi bo`yicha temperatura graduslari temodinamik shkalaga juda yaqin bo`lib, uning amaliy qo`llanishi taxminan -25<sup>0</sup>C dan + 100<sup>0</sup>C gacha chegaradagi temperatura bilan cheklanardi.
XX asr boshlarida, xar xil davlatlarda xar xil temperatura shkalalari qo`llanilar edi (TSelьsiy, Farengeyt, Reomyur, termodinamik i vodorod shkalalari) va bu ma’lum qiyinchiliklar tudirar edi.
SHuning uchun, 1933 yilda VIII o`lchash bo`yicha General konferentsiyada Xalqaro temperatura shkalasini (XTSH) joriy qilish bo`yicha qaror qabul qildi.
XTSH yuz gradusli termodinamik shkalaning amaliy ifodasi bo`lib, unda normal bosimda muzning erish va suvning qaynash temperaturasi 0⁰C va 100⁰C deb qabul qilindi. TSelьsiy shkalasidan farqli, xalqaro shkala graduslarini “xalqaro graduslar” yoki “yuz gradusli shkala graduslari” deb atay boshladilar.
XTSH asosiy nuqtalari:
Suyuq va gazsimon kislorodning muvozanat temperaturasi -182,970C;
Muzning erish temperaturasi - 0⁰C;
3. Suvning qaynash temperaturasi - 100,0⁰C ;
4. Suyuq oltingugurt va uning buining muvozanat temperaturasi - 444,6⁰C;
5. Qattiq va suyuq kumushning muvozanat temperaturasi - 960,5⁰C;
6. Qattiq va suyuq oltinning muvozanat temperaturasi -1063,0⁰C.

2.Temperaturani o`lchash usullari va temperaturani o`lchovchi asboblarning tasnifi. Modda temperaturasi boshqa termometrik modda xususiyatining o`zgarishini nazorat qilish yo`li bilan aniqlanadi.

Temperaturani o`lchashda moddaning shunday xususiyatlari tanlanadiki, u temperaturaga boliq ravishda o`zgarsin. Bu talablarga termometrik moddalarning quyidagi xususiyatlari mos keladi: xajmiy kengayish, berk xajmdagi bosimning o`zgarishi, elektr qarshilikning o`zgarishi, elekr yurituvchi kuchning (E.Yu.K.) paydo bo`lishi va nurlanish intensivligining o`zgarishi. Bu xususiyatlardan foydalanib temperaturani o`lchash usullari ishlab chiqilgan.
Temperaturani o`lchovchi asboblarni quyidagicha tasniflash mumkin:
1. Kengayish termometrlari (temperaturani o`lchash chegarasi -190⁰C dan 500⁰C gacha);
2. Manometrik termometrlar (o`lchash chegarasi -160⁰C dan 600⁰Cgacha);
3. Elektr qarshilik termometrlari (o`lchash chegarasi -200⁰C dan 650⁰Cgacha);
4. Termoelektrik pirometrlar (o`lchash chegarasi -50⁰C dan 1800⁰Cgacha);
5. Nurlanish pirometrlari (o`lchash chegarasi 100<sup>0</sup>C dan 6000<sup>0</sup>Cgacha).
SHunday qilib, temperaturani o`lchovchi asboblar shartli ravishda ikki turga bo`linadi: Termometriya, -200<sup>0</sup>C dan +600<sup>0</sup>C gacha chegarada temperaturani o`lchovchi asboblar - termometrlar (birinchi uch turi) va pirometriya, yuqori temperaturalarni o`lchovchi asboblar, pirometrlar (oxirgi ikki turi).
3.Kengayish termometrlari. Bu o`lchov asboblarining ishlash printsipi temperatura ta’sirida jismlarning xajmi va chiziqli o`lchamlarining o`zgarishi xususiyatiga asoslangan.
Suyuqlikli va mexanik kengayish termometrlari mavjud.
Suyuqlikli shisha kengayish termometrlari. Bu o`lchov asboblari ishchi termometrik suyuqlik bilan to`ldirilgan rezervuar kichik diametrli kapilyar bilan ulangan bo`lib, temperatura oshganda suyuqlik xajmi ortib kapilyar trubka bo`yicha ma’lum bir balandlikga ko`tariladi. Suyuqlikning kapilyar trubkadagi satxi ko`tarilishi bo`yicha temperatura aniqlanadi.
Bu termometrlarda ishchi suyuqlik sifatida simob va organik moddalar (etil spirti, toluol pentan va boshqalar) qo`llaniladi. Simob ba’zi ustunliklarga ega – o`lchash diapozonining kattaligi, -390S dan (rtutning muzlash temperaturasi) 3570S gacha (rtutning qaynash temperaturasi); shishaning rtut bilan xo`llanmasligi; toza rtutni olishning osonligi.
Simobning o`rtacha xajmiy kengayish temperatura koeffitsienti 0,18-10-3 grad-1.
Organik suyuqliklar bilan to`ldirilgan kengayish termometrlari yordamida -190 dan 1000S gacha diapozonda temperaturani o`lchash mumkin. Xajmiy kengayish temperatura koeffitsienti 1,13.10-3 grad-1.

Rasm.3.2	Rasm.3.3
Suyuqlikli (simobli) kontakt termometrlari

Simob termometrlari temperaturani -35⁰C dan 500⁰C gacha chegarada o`lchashga ishlatiladi. Yuqori temperaturalarni o`lchashda, simob qaynashining oldini olish uchun, kapillyar tepasidagi bo`shliq inert gaz bilan ortiqcha bosimda to`ldiriladi (simob qaynash temperaturasini oshirish maqsadida).
Simob termometrlari ikki turda ishlanadi: o`rnatilgan shkalali va kapillyarli trubkaga chizilgan shkalali (palochnыy).
Kapillyarli trubkaga chizilgan shkalali termometr tashqi diametri 6-8 mmli qalin devorli kapillyar va unga ulangan rezervuardan tashkil topgan bo`ladi. Termometr shkalasi bevosita kapillyarning tashqi yuzasiga chiziladi. O`rnatilgan shkalali termometr ingichka kapillyardan va bo`linmalar chizilgan oq shisha plastinkadan tashkil topgan bo`ladi.
Vazifasiga qarab, simobli termometrlar texnik, namunali va laboratoriya turlariga bo`linadi.
TT tipidagi texnik termometrlar, pastki qismi uzunligi 60 dan 2000 mmgacha va yuqori qismi uzunligi 110, 160 va 220 mm, hamda diametri 18 mm li bo`lib, to`ri va burchakli (90, 1350) qilib tayyorlanadi.
Bu o`lchov asboblarining asosiy xatoligi eng kichik bo`limi qiymatidan oshmaydi va 0,5 dan do 10⁰C gacha qiymatlarda o`zgaradi.
Laboratoriya termometrlari (TL), bo`lim qiymatiga qarab, 4 guruxga bo`linadi (1; 0,5; 0,5 i 0,1).
Temperatura qiymatining oshishi bilan o`lchov asbobining asosiy xatoligi ortadi.
SHuningdek, suyuqlikli (simobli) kontakt termometrlari ham ishlab chiqariladi (rasm 3.2-3.3 ). Ular odatda temperaturani signallash uchun va avtomatik rostlashda ishlatiladi. Bu o`lchov asbobining pastki va yuqori kontaktlari mavjud bo`lib (platinali yoki volьfram simlardan), ular tutashganda elektr zanjiri ulanib, relening boshqarish o`ramidan tok o`tadi va rele ishlab, isitgichni uzadi. Temperatura kamayganda zanjir uziladi. Kontaktli termometrlarning o`zgarmas kontaktli va kontaktni magnitli siljitgich yordamida xolatini o`zgartiruvchi qurilmali turlari mavjud.
Mexanik kengayish termometrlari. Mexanik termometrlarga dilotametrik va bimetallik termometrlar kiradi. Ularning ishlashi xar xil chiziqli kengayish temperatura koeffitsientiga ega bo`lgan ikki qattiq jismning temperatura ta’sirida xar xil kengayishiga asoslangan. Qattiq jism uzunligining L uning temperaturasiga boliqligi quyidagi tenglama orqali ifodalanadi
L=L0 (1+ t); (3.3)
L0 –0<sup>0</sup>C da jism uzunligi; - jismning o`rtacha chiziqli kengayish temperatura koeffitsienti, grad-1.