Khái niệm Khái niệm Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Nhiệt độ số đại lượng có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật chất Bởi nghiên cứu khoa học, công nghiệp đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ cần thiết Tuy nhiên việc xác định xác nhiệt độ vấn đề không đơn giản Đa số đại lượng vật lý xác định trực tiếp nhờ so sánh chúng với đại lượng chất Nhiệt độ đại lượng đo gián tiếp dựa vào phụ thuộc tính chất vật liệu vào nhiệt độ Thang đo nhiệt độ Để đo nhiệt độ trước hết phải thiết lập thang nhiệt độ Thang nhiệt độ tuyệt đối thiết lập dựa vào tính chất khí lý tưởng Theo định lý Carnot: hiệu suất η động nhiệt thuận nghịch hoạt động hai nguồn có nhiệt độ θ1 θ2 thang đo phụ thuộc vào θ1 θ2: Dạng hàm F phụ thuộc vào thang đo nhiệt độ Ngược lại việc chọn dạng hàm F định thang đo nhiệt độ Đặt F(θ) = T, hiệu suất nhiệt động nhiệt thuận nghịch viết sau: Trong T1 T2 nhiệt độ động học tuyệt đối hai nguồn Đối với chất khí lý tưởng, nội U phụ thuộc vào nhiệt độ chất khí phương trình đặc trưng liên hệ áp suất p, thể tích v nhiệt độ có dạng: 1/5 Khái niệm Có thể chứng minh rằng: Trong R số khí lý tưởng, T nhiệt độ động học tuyệt đối Để gán giá trị số cho T, cần phải xác định đơn vị cho nhiệt độ Muốn cần gán giá trị cho nhiệt độ tương ứng với tượng với điều kiện tượng hoàn toàn xác định có tính lặp lại Thang Kelvin (Thomson Kelvin - 1852): Thang nhiệt độ động học tuyệt đối, đơn vị nhiệt độ K Trong thang đo người ta gán cho nhiệt độ điểm cân ba trạng thái nước - nước đá - giá trị số 273,15 K Thang Celsius (Andreas Celsius - 1742): Thang nhiệt độ bách phân, đơn vị nhiệt độ o C độ Celsius độ Kelvin Nhiệt độ Celsius xác định qua nhiệt độ Kelvin theo biểu thức: Thang Fahrenheit (Fahrenheit - 1706): Đơn vị nhiệt độ oF Trong thang đo này, nhiệt độ điểm nước đá tan 32oF điểm nước sôi 212oF Quan hệ nhiệt độ Fahrenheit nhiệt Celssius: Bảng 3.1 Cho giá trị tương ứng số nhiệt độ quan trọng theo thang đo khác Bảng 3.1 Nhiệt độ Kelvin (K) Celsius (oC) Fahrenheit (oF) Điểm tuyệt đối -273,15 -459,67 Hỗn hợp nước - nước đá 273,15 32 2/5 Khái niệm Cân bằngnước - nước đá - 273,16 0,01 32,018 Nước sôi 100 212 373,15 Nhiệt độ đo nhiệt độ cần đo Giả sử môi trường đo có nhiệt độ thực Tx, đo ta nhận nhiệt độ Tc nhiệt độ phần tử cảm nhận cảm biến Nhiệt độ Tx gọi nhiệt độ cần đo, nhiệt độ Tc gọi nhiệt độ đo Điều kiện để đo nhiệt độ phải có cân nhiệt môi trường đo cảm biến Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân, nhiệt độ cảm biến không đạt tới nhiệt độ môi trường Tx, tồn chênh lệch nhiệt độ Tx - Tc định Độ xác phép đo phụ thuộc vào hiệu số Tx - Tc , hiệu số bé, độ xác phép đo cao Muốn đo cần phải: - Tăng cườnng trao đổi nhiệt cảm biến môi trường đo - Giảm trao đổi nhiệt cảm biến môi trường bên Chúng ta khảo sát trường hợp đo cảm biến tiếp xúc Lượng nhiệt truyền từ môi trường vào cảm biến xác định theo công thức: Với: ? - hệ số dẫn nhiệt A - diện tích bề mặt trao đổi nhiệt T - thời gian trao đổi nhiệt Lượng nhiệt cảm biến hấp thụ: Với: m - khối lượng cảm biến C - nhiệt dung cảm biến Nêu bỏ qua tổn thất nhiệt cảm biến môi trường giá đỡ, ta có: Đặt 3/5 Khái niệm , gọi số thờigian nhiệt, ta có: Nghiệm phương trình có dạng: Hình 3.1 Trao đổi nhiệt cảm biến Để tăng cường trao đổi nhiệt môi trường có nhiệt độ cần đo cảm biến ta phải dùng cảm biến có phần tử cảm nhận có tỉ nhiệt thấp, hệ số dẫn nhiệt cao, để hạn chế tổn thất nhiệt từ cảm biến tiếp điểm dẫn từ phần tử cảm nhận mạch đo bên phải có hệ số dẫn nhiệt thấp Phân loại cảm biến đo nhiệt độ Các cảm biến đo nhiệt độ chia làm hai nhóm: - Cảm biến tiếp xúc: cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, gồm: + Cảm biến giản nở (nhiệt kế giản nở) + Cảm biến điện trở (nhiệt điện trở) + Cặp nhiệt ngẫu - Cảm biến không tiếp xúc: hoả kế 4/5 Khái niệm Dưới nghiên cứu số loại cảm biến 5/5 .. .Khái niệm Có thể chứng minh rằng: Trong R số khí lý tưởng, T nhiệt độ động học tuyệt đối Để gán giá... nước sôi 212oF Quan hệ nhiệt độ Fahrenheit nhiệt Celssius: Bảng 3.1 Cho giá trị tương ứng số nhiệt độ quan trọng theo thang đo khác Bảng 3.1 Nhiệt độ Kelvin (K) Celsius (oC) Fahrenheit (oF) Điểm... Celsius (oC) Fahrenheit (oF) Điểm tuyệt đối -273,15 -459,67 Hỗn hợp nước - nước đá 273,15 32 2/5 Khái niệm Cân bằngnước - nước đá - 273,16 0,01 32,018 Nước sôi 100 212 373,15 Nhiệt độ đo nhiệt độ