Меры температуры: Единицы измерения температуры

Содержание

Единицы измерения температуры

Единицы измерения температуры

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

В международной системе единиц (СИ), единицами измерения температуры являются градус Кельвина и градус Цельсия.

Система Кельвина была предложена в 1848 году. Начало шкалы является абсолютным нулем и равно -273.15 градусам Цельсия. Основатель системы — английский физик Уильям Томсон, которому было позднее пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. В этой системе 0 градусов соответствует температуре замерзания воды, а 100 градусов − точке кипения воды.

Шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273.15 градуса, и пересчитываются следующим образом:

  • Температура по Цельсия = Температура по Кельвину — 273.15
  • Температура по Кельвину = Температура по Цельсия + 273.15

Шкала Фаренгейта

Температура в США и в некоторых других англоязычных странах измеряется в градусах Фаренгейта.

В 1724 немецкий учёный Габриель Фаренгейт, предложил эту шкалу для измерения температуры. На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды +212 °F.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Фаренгейты имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = (Температура по Фаренгейту — 32) * 5 / 9
  • Температура по Фаренгейту = Температура по Цельсия * (9 / 5) + 32

Шкала Ранкина

Шкала Ранкина — температурная шкала, названа по имени шотландского физика Уильяма Ранкина.

Используется в англоязычных странах для инженерных термодинамических расчётов. Начинается при температуре абсолютного нуля, а точка замерзания воды соответствует 491,67°Ra, точка кипения воды 671,67°Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Ранкина имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = (Температура по Ранкину — 491.67) * 5 / 9
  • Температура по Ранкину = (Температура по Цельсия + 273.15) * (9 / 5)

Шкала Реомюра

В шкале Реомюра температура замерзания и кипения воды приняты за 0 и 80 градусов, соответственно. Предложена в 1730 году Р. Реомюром. В настоящее время практически не употребляется.

Формула для перевода из градусов Цельсия в Реомюра имеет следующий вид:

  • Температура по Цельсия = Температура по Реомюру * 5 / 4
  • Температура по Реомюру = Температура по Цельсия * 4 / 5

 

Меры профилактики негативного воздействия повышенных температур воздуха на организм человека

Воздействие повышенных температур воздуха на организм человека способствует ухудшению самочувствия, снижению работоспособности, нарушению здоровья и обострению имеющихся хронических заболеваний.

В летний период года на территории Саратовской области устанавливается жаркая погода, максимальные показатели температуры атмосферного воздуха в июле-месяце повышаются до 40 градусов Цельсия.

Исполнение служебных обязанностей в условиях открытой местности, а также в помещениях без кондиционирования воздуха способствует общему перегреванию организма, обострению имеющихся хронических заболеваний, развитию теплового удара.

Меры профилактики перегревания организма:

 — Организация рационального режима несения службы, нахождение на открытом пространстве при температуре наружного воздуха выше 35 градусов Цельсия должно составлять не более 20 минут с последующим обязательным отдыхом не менее 5 — 10 минут в охлаждаемом помещении (температура воздуха охлаждаемого помещения должна быть не ниже 24 градусов Цельсия для исключения охлаждения организма вследствие значительного перепада температур),

 — Предотвращение попадания солнечных лучей на открытые участки кожи, прежде всего в период его максимальной активности (с 12.00 до 16.00 часов),

 — Организация рационального питьевого режима, при несении службы питьевая вода должна быть в достаточном количестве и в доступной близости, рекомендуемая температура воды, напитков, чая должна составлять не ниже 10-15 градусов Цельсия, для предотвращения обезвоживания организма пить часто и понемногу, использовать для питья щелочные минеральные воды, витаминизированные напитки, соки,

 — Для снижения общей интоксикации организма употребление достаточного количества фруктов и овощей,

 — Исключение употребления алкоголя,

 — Для уменьшения общего нагрева организма прием прохладного душа несколько раз в сутки,

 — Исключение активных занятий физической культурой и спортом при температуре наружного воздуха выше 25 градусов Цельсия,

 — сохранение эмоционального спокойствия, так как перевозбуждение нервной системы способствует развитию теплового удара.

меры пожарной безопасности при понижении температуры воздуха

В связи с понижением температуры воздуха в ночное и дневное время ОНД и ПР по г.о. Красногорск  обращает внимание граждан на усиление мер пожарной безопасности в жилом секторе.

Ежегодно в период понижения температуры воздуха фиксируется увеличение количества пожаров, связанных с ненормированным использованием электроприборов и печного оборудования, поэтому следует помнить о правилах пожарной безопасности при эксплуатации электрооборудования и печного оборудования в жилых помещениях.

Нарушение установленного режима топки печи и сжигание большого количества топлива могут привести к пожару. В данном случае кладка и разделка настолько перегреваются, что это может явиться причиной загорания примыкающих к ним деревянных конструкций здания и находящихся рядом сгораемых предметов. 

При эксплуатации печей:

1. Не допускайте эксплуатацию печей с наличием в них трещин и разрушений.

2. У топочного отверстия печи к полу должен быть прибит металлический лист размером не менее 50х70 сантиметров.

3. Очистка дымоходов и печей от сажи должна производиться перед началом отопительного сезона и не реже одного раза в три месяца.

4.Не складывайте и не ставьте около печей различные горючие материалы, а также не сушите дрова на плитах и печах.

6. Не растапливайте печи керосином, бензином и другими легковоспламеняющимися жидкостями.

7. Не высыпайте незатушенную золу вблизи сгораемых строений.

8. Не оставляйте без присмотра топящиеся печи.

 

При эксплуатации электрооборудования:

Если при включении электроприбора в комнате становится чуть темнее — это признак того, что ваша электрическая сеть перегружена. Частое перегорание предохранителей может говорить о перегрузках в сети. В этом случае необходимо вызвать электрика.

При использовании нагревательных приборов учитывайте следующие советы:

— если провод или штепсель нагреваются во время работы — немедленно отключите обогреватель и отсоедините от розетки.

— обогреватель должен стоять на несгораемой подставке, ни в коем случае не оставляйте его включенным

Источник: http://inkrasnogorsk.ru/novosti/bezopasnost/zhitelyam-krasnogorska-na-zametku-mery-pozharnoy-bezopasnosti-pri-ponizhenii-temperatury-vozduha

Изменение температуры тела: при каких обстоятельствах стоит принимать лекарства

Когда нужно сбить температуру у взрослого

Нарушение теплообмена в организме может возникать по нескольким причинам. Самая распространенная – это инфекционные заболевания. В этот период подъем температуры необходим для торможения синтеза белка у вредных микробов. Расстройство теплообмена наблюдается также в таких случаях:

  • потеря крови, серьезные кровопотери вызывают озноб;

  • воспаления в организме, кровь поступает в очаг поражения в увеличенных количествах, покидая кожу, что сбивает терморегуляцию;

  • заболевания сердечно-сосудистой системы могут спровоцировать подъем температуры;

  • ожоги;

  • хронические патологии и их обострение.

Таким образом сбивать температуру необходимо после выяснения точной причины ее повышения. Если она достигла 38°С, то снижать показатели необходимо в таких ситуациях:

  • плохая переносимость жара;

  • порок сердца;

  • беременность;

  • декомпенсированный сахарный диабет;

  • кровотечение;

  • пожилой возраст.

Температуру до 37,9°С при инфекционных заболеваниях не сбивают, давая время организму для борьбы. Но необходимы комфортные условия для переносимости жара. В случае, когда организм сам не справляется и наступает гиперпирексия (температура тела от 39,1°С и выше) необходимо принимать меры.

Что делать при лихорадке

Высокие показатели температуры могут приводить к серьезным нарушениям в организме. Это:

  • нарушение дыхания;

  • спутанность или потеря сознания;

  • отек мозга;

  • судороги;

  • недостаточность кровообращения.

Поэтому усиление лихорадки нужно устранять при помощи жаропонижающих лекарств и немедикаментозных средств. Немедикаментозные включают:

  • обтирание кожи не ледяной водой, особенно в местах крупных сосудов;

  • на лоб — компресс из полотенца, смоченного в холодной воде;

  • частое питье воды или компота в теплом виде.

Если лихорадка не прекращается, то нужно вызывать скорую помощь. 

Повышенная температура у ребенка

В случае гриппа, ОРВИ или других вирусов температуру у ребенка до 3 лет нужно сбивать, если она достигла 38°С. У малышей нормальные показатели температуры могут быть 37°С, поскольку терморегуляция еще не налажена. Особо высокие показатели (39 и выше) требуют вмешательства врача. Сбивать температуру до 38°С необходимо в ситуациях, когда малыш страдает врожденными иди хроническими заболеваниями сердца, а также при проблемах с ЦНС.

При высоких показателях температуры у ребенка могут наблюдаться такие симптомы:

В этих случаях устранить жар необходимо немедленно, даже если отметка на градуснике 37,5°C.

При этом нужно применять безопасные жаропонижающие средства специально для детей. Малыша можно обтирать теплой водой с добавлением спирта или уксуса, она испаряется с кожи и достигается эффект пота. В этот период необходимо обильное питье, можно делать компрессы с прохладной водой. После перенесенной ангины высокая температура будет означать появление осложнений в виде тонзиллита. В таком случае нужно промывать миндалины и полоскать горло, но делать это нужно по назначению врача.

Значение лихорадки

При инфекционных заболеваниях высокая температура говорит о борьбе с бактериями. Чем выше температура, тем скорее человек поправится. В период этой борьбы происходит выработка специальных антител, в дальнейшем организм будет справляться с той же инфекцией гораздо быстрее.

Разогрев тела влияет таким образом:

  • вырабатываются антитела, которые уничтожают бактерии;

  • разрушаются питательные вещества для патогенных микроорганизмов; которые погибают от их недостатка или тормозятся в размножении;

  • усиливаются и ускоряются все процессы, необходимые для выздоровления;

  • активизируются вещества, создающие неподходящую среду для вредных бактерий.

Искусственное снижение несильно высокой температуры приведет к тому, что иммунная система организма не будет полноценно работать. Поэтому устранять лихорадку необходимо, если иммунитет сам справиться не может, и в том случае, когда жар переносится плохо.

МЧС рекомендует: меры безопасности при гололеде и понижении температуры воздуха — Новости

Гололедица – это тонкий слой плотного льда, образовавшийся на поверхности земли, тротуарах, проезжей части улицы и на предметах (деревьях, проводах и т.д.) результате похолодания, а также замерзания мокрого снега. Обычно это явление наблюдается при температуре воздуха от 0’С до минус 3’C. Корка намерзшего льда может достигать нескольких сантиметров. 

Общие рекомендации населению:

Примите меры для снижения вероятности получения травмы. Подготовьте малоскользящую обувь, прикрепите на каблуки металлические набойки или поролон, а на сухую подошву наклейте лейкопластырь или изоляционную ленту, можете натереть подошвы песком (наждачной бумагой).

Передвигайтесь осторожно, не торопясь, наступая на всю подошву. При этом ноги должны быть слегка расслаблены, руки свободны. Пожилым людям рекомендуется использовать трость с резиновым наконечником или специальную палку с заостренными шипами. Если Вы поскользнулись, присядьте, чтобы снизить высоту падения. В момент падения постарайтесь сгруппироваться, и, перекатившись, смягчить удар о землю.

В зонах движения автотранспорта следует пересекать улицу только в месте обозначенного пешеходного перехода, помнить, что из-за скользкого дорожного покрытия водителю требуется больше времени для остановки транспортного средства; не перебегать дорогу перед движущимся транспортом.

Рекомендации водителям:

Водителям рекомендуется соблюдать скоростной режим и ПДД, уделять внимание техническому состоянию автомобиля, особенно тормозной системе, состоянию шин и соответствию их сезону, вся оптика должна быть в рабочем состоянии.

  • начинать движение следует плавно, трогаться с места на низкой передаче на малых оборотах;
  • двигаться со скоростью, обеспечивающей безопасность в местах с оживленным движением, возле школ, на перекрестках и мостах, а также на поворотах и спусках; 
  • при движении сохранять более длинную, чем обычно, дистанцию между транспортными средствами, так как тормозной путь на скользкой дороге значительно увеличивается; 
  • следует выбирать путь для правых и левых колес с одинаковой поверхностью дороги; 
  • разгон машины для переключения передачи производить только на прямых участках дороги; 
  • во избежание заноса не делать резких маневров, если автомобиль занесло при торможении, необходимо быстро ослабить торможение, и поворотом руля в сторону заноса выровнять автомобиль; 
  • для остановки автомобиля снизить скорость движения, остановку производить на прямом и ровном участке дороги.  

При понижении температуры воздуха:

В группе риска – дети, пожилые люди и, особенно, лица без определенного места жительства: они больше всего подвержены переохлаждению. У людей старшего возраста в результате некоторых болезней терморегуляция может быть нарушена, а у детей эта функция организма еще несовершенна, у лиц без определенного места жительства нет возможности согреться дома ввиду его отсутствия. 

Чтобы избежать переохлаждения, нужно одеваться многослойно – так легче сохранить тепло. Важно держать в тепле ноги – здесь помогут теплые стельки и шерстяные носки. Не стоит выходить на мороз без теплых варежек, головного убора и шарфа. Следует избегать контактов голой кожи с металлом. Стоит отказаться от металлических украшений – колец, серег. Кольца препятствуют нормальной циркуляции крови. Кроме того, металл быстро охлаждается и может «прилипнуть» к коже, вызвав холодовые травмы и болезненные ощущения. 

Шансы переохладиться или получить обморожение велики и у тех, кто переутомлен и испытывает слабость, либо находится в нетрезвом состоянии. Алкогольное опьянение дает иллюзию тепла, но на самом деле вызывает еще большую его потерю. В таком состоянии человек может просто не заметить признаков переохлаждения и обморожения.

В случае переохлаждения или обморожения нужно немедленно обратиться за медицинской помощью.

В холодное время года стоит помнить о правильном питании. Перед тем, как надолго отправляться на улицу, нужно как следует поесть. Энергия понадобится организму для борьбы с холодом.

Водителям стоит следить за техническим состоянием своих транспортных средств, отправляясь в дальнюю дорогу. При поломке автомобиля на трассе не стоит пытаться устранить неполадку на месте, это приведет к обморожению. Дождитесь попутной машины, попросите отвезти вас в ближайший населенный пункт. Там вы найдете техническую помощь.

Напоминаем:  при возникновении любой чрезвычайной ситуации необходимо срочно звонить в службу спасения по телефону «01», «101». Владельцам мобильных телефонов следует набрать номер «112» или «101».

Температура — мера нагретости тела

    Следующее важное понятие теплотехники — мера нагретости тела, которая оценивается температурой. Итак, температура [c.5]

    Температура — мера нагретости тела [c.5]

    Лучистая энергия выделяется раскаленным телом в виде волн различной длины. При сравнительно низких температурах (до 500°) нагретое тело испускает инфракрасные лучи, не воспринимаемые человеческим глазом. По мере повышения температуры тела к инфракрасному излучению присоединяются световые волны все меньшей и меньшей длины. Цвет раскаленного тела от темно-красного, затем оранжевого и желтого доходит до белого, содержащего волны всех длин, воспринимаемых глазом. [c.148]


    Ко второй группе относятся переходы энергии, вызывающие изменение микроскопического движения частиц рассматриваемых тел. Поскольку интенсивность движения частиц характеризуется температурой, являющейся мерой нагретости тела, передаваемая в таких процессах энергия называется теплотой. [c.9]

    В отличие от давления температуру, которая определяет меру интенсивности теплового движения молекул, нельзя выразить через простые величины. Прежде всего устанавливают понятие разности температур, т. е. степени отклонения тела от термического равновесия с другим телом, находящимся при том же давлении. При соприкосновении тел, имеющих разные температуры, за счет перехода теплоты от более нагретого тела к менее нагретому прв-исходит выравнивание температур — система переходит к состоянию термического равновесия. [c.15]

    Теплота является мерой энергии, переданной от одного тела к другому, за счет разницы температур этих тел. Эта форма передачи энергии связана с хаотическими столкновениями молекул соприкасающихся тел. При соударениях молекулы более нагретого тела передают энергию молекулам менее нагретого тела. Переноса вещества при этом не происходит. [c.95]

    Пирометры излучения основаны на измерении интенсивности излучения нагретых тел. Сначала нагретое тело испускает только невидимые инфракрасные тепловые волны большой длины. По мере повышения температуры начинают появляться более короткие, видимые световые волны сперва темнокрасные (около 500°), затем светлокрасные (900°), желтые (1200°), зеленые (2000°), си- [c.273]

    Опытные данные показывают, что критическая температура при зажигании может превышать температуру самовоспламенения смеси. Это обусловлено тем, что температура в газе быстро падает по мере удаления от поверхности нагретого тела, а концентрация горючего вещества вблизи поверхности оказывается (благодаря протеканию химической реакции) ниже, чем в остальной части среды. Бывают случаи, когда у нагретого тела реакция протекает, а пламя не распространяется. [c.12]

    Если бы тело человека было не восприимчиво к ощущениям тепла и холода, то степень нагретости как понятие физиологическое для нас не существовало бы (как не существует, например, физиологического восприятия степени намагниченности ). Но это не отразилось бы на физическом смысле разности температур как меры отклонения тел от теплового равновесия друг с другом. Неизменной осталась бы также роль, которую температура играет в явлениях природы и в технике, хотя в обыденной жизни, в быту она заняла бы менее заметное место, такое как показания барометра. [c.23]

    Если привести в соприкосновение два тела, то молекулы этих тел, сталкиваясь между собой, передают друг другу энергию. При этом энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому, т. е. от тела, имеющего большую среднюю кинетическую энергию молекул, к телу с меньшей кинетической энергией молекул. Тело, которое отдает энергию, охлаждается, а тело, которое ее получает, нагревается. Меру изменения внутренней энергии, перешедшей от одного тела к другому в результате энергетического взаимодействия молекул без видимого движения самих тел, называют количеством теплоты. Внутренняя энергия тела может изменяться также в процессе его расширения с преодолением сопротивления внешних сил и в процессе сжатия, под воздействием внешних сил. При расширении сжатого тела и совершении им внешней работы за счет внутренней энергии температура тела понижается, а при сжатии повышается. [c.7]

    Следовательно, температура является мерой степени нагретости тела, а количество тепла — мерой количества энергии движения его молекул. Причиной холода и тепла является движение молекул тела. [c.3]

    Пылевидные частицы мирового пространства находятся в условиях высокого вакуума. Вдали от звезд они имеют равновесную температуру около —270°С, но по мере приближения к источнику лучеиспускания эта температура повышается. Абсолютно черное тело (т. е. тело, полностью поглощающее все падающие на него лучи) на расстоянии Земли от Солнца было бы нагрето приблизительно до +4 °С. Средняя равновесная температура реальных пылинок должна была, следовательно, лежать где-то между —270 °С и +4 °С, но где именно, пока не ясно. [c.574]

    Если в жидкости поддерживается разность температур—напри — мер, путем помещения тела с заданной температурой, отличной от температуры жидкости,—в ней возникает систематический ао ток тепла от более нагретых мест к холодным. [c.146]

    При распространении звуковой волны в жидкостях, газах и твердых телах происходят необратимые потери энергии. В жидкостях наибольшие потери обусловлены внутренним трением (вязкостью) жидкости известную роль играет и теплопроводность жидкости, так как процессы сжатия и расширения в звуковой волне происходят адиабатически — температура на участках сжатия становится выше температуры на участках расширения. Работа переноса энергии с более нагретых участков в менее нагретые совершается за счет поглощения энергии звуковой волны. В газах влияние фактора теплопроводности на поглощение звука соизмеримо с влиянием вязкости в смесях газов дополнительное поглощение вызвано диффузией более легких молекул из участков сжатия в участки расширения. При более детальном рассмотрении необходимо также учесть, что между молекулами газа происходят и неупругие соударения, что, по-видимому, в большей мере сказывается на участках сжатия. [c.31]

    Необходимо отметить, что до сравнительно недавнего времени в физической химии преобладало представление о близости жидкостей с газами, а не с твердыми веществами. Однако последнее в какой-то мере справедливо лишь в том случае, когда жидкость нагрета до очень высоких температур, близких к критической , и находится при небольших давлениях, т. е. обладает относительно малой плотностью (по сравнению с плотностью твердого тела при [c.29]

    К,лда теплопроводность изменяется во времени, процесс считается неустановившимся. В качестве примера рассмотрим охлаждение нагретого цилиндра. По мере остывания температура тела падает в направлении к поверхности все меньше и меньше. Температурное поле в цилиндре непрерывно изменяется (рис. 2-33), Сначала к наружной [c.96]

    Понятие теплоты (или тепла) первоначально возникло из ощущения теплое — холодное . Но, видимо, Дж. Блеку (1759) впервые удалось установить различие между температурой как мерой нагретости телам теплотой, количество которой для данного тела определяет степень нагретости. Блек, лекции которого в университете в Глазго были опубликованы (уже после смерти автора), в начале XIX в. установил и зави- [c.27]

    Земная атмосфера прозрачна для УФ-радиации в диапазоне 320-400 нм. При поглощении радиации в этом спектральном диапазоне подстилающая поверхность (суша, поверхность океанов) нагревается и, как всякое нагретое тело, в свою очередь излучает в инфракрасном диапазоне. Интенсивность уходящего излучения определяется законом Стефана — Больцмана для абсолютно черного тела I = аТ [а = 5,67- 10″ Вт/(м К )]. Часть этого излучения поглощается воздухом, в результате чего возникает конвекция — подъем нагретого воздуха. По мере подъема происходит его выхолаживание, и, следовательно, должен наблюдаться отрицательный высотн ай градиент температуры. Действительно, как видно из рис. 1.1, в тропосфере с высотой температура уменьшается. [c.12]

    Нагретое тело, напри.мер отопительный газ или греющая поверхность, выделяет тепловые (инфракрасные) лучи, которые образуются при тепловом движении молекул и в свою очередь усиливают тепловое движение молекул нагреваемого тела (поглощаю-п1,его тепловые лучи.—Прим. ред.). Количество тепла, излучаемого поверхностью, пропорционально ее абсолютной температуре в четвертой степени. Горячие газы отдают свое тепло главныл образом путе.м излучения. В топках паровых котлов, нагревательных печах с газовыми топками, в топках с циркуляцией газа, аккумуляторах тепла (регенераторах), при электрорадиациин-но.м обогреве, а также в излучателях инфракрасных лучей болг-шая часть тепла отдается путем излучения. [c.366]

    Согласно классической физике, энергия, испускаемая единицей площади черного тела (т. е. тела, не отражающего и не пропускающего света) в единицу времени, пропорциональна (закон излучения Релея—Джинса). Для длинных волн кривая зависимости энергии от длины волны следует этому закону для коротких волн этот закон, очевидно, неприменим, так как он предполагает, что с уменьшением л должно излучаться все больше и больше энергии. Более того, по классической теории, свет, излученный телом, не должен менять свой а изменяет с температурой только интенсивность. Хорошо известно, что цвет нагретого тела изменяется от красного через желтый до белого по мере роста температуры. Кроме того, классическая теория не дает возможности установить величину удельной теплоемкости твердых тел. Она предсказывает, что атомная теплоемкость (см. стр. 41) всех твердых тел должна быть одинакова (5,96 кал) и не зависит от температуры. Хотя при обычной температуре атомные теплоемкости многих элементов близки к 6, атомные теплоемкости некоторых легких элементов (например, В, С) значительно ниже. Более того, во всех случаях атомные теплоемкости при приближении к абсолютному нулк стремятся к нулю. [c.20]

    Из перечисленных выше свойств наиболее трудно воспринимается понятие температуры. То, что мы обычно называем температурой, по сути дела есть мера средней кинетической энергии молекул некоего тела. Если рассматривать перенос тепла от одного тела к другому на молекулярном уровне, то он представляет собой просто передачу движения молекул одного тела молекулам другого [7]. Вполне ясные статистические понятия тбхмпературы и тепла были осознаны далеко не сразу. Существовавшее ранее представление о температуре было основано не на поведении молекул, а на каких-то определенных свойствах тела, находящегося в равновесии. Тепло рассматривалось как некая невидимая калорическая жидкость — теплород, которая перетекает от более нагретого тела к более холодному, находящемуся в контакте с первым, и это приводит к изменению их температуры. [c.26]

    Удалим в точке Ъ от дна цилиндра изолятор В и вместо негч) приставим (Нагреватель А, и продолжим сжатие газа, перемещая поршень к своему крайнему левому положению. Как только поршень переместится на бесконечно малую величину, соответственно уменьшится объем газа, увеличится его давление и возрастает на бесконечно малое значение температура. Так как при этом образуется температурный перепад между газом и нагревателем Л, возникает теплопоток от рабочего вещества к нагретому телу Л, в результате которого температура газа снова снизится до Т. По мере дальнейшего перемещения поршня давление газа увеличивается, объем уменьшается, а температура, вследствие отдачи теплоты телу Л, останется неизменной, равной Т. [c.16]

    Понятие теплоты (или тепла) первоначально возникло из ощущения (теплое — холодное . Мо, видимо, Дж. Блеку (1759) впервые удалось установить различие между температурой, как мерой нагре-тости тела и теплотой, количество которой для данного тела определяет степень нагретости. Блек, лекции которого в университете в Глазго были опубликованы (уже после смерти автора), в начале XIX в. установил и зависимость степени нагретости от свойства тела, т. е. ввел представление о теплоемкости. Дж. Блеку было ясно, что передача теплоты от одного тела к другому происходит при наличии разности температур, а также то, что два тела, находящиеся в тепловом равновесии, должны иметь одинаковые температуры. Последнее положение, являющееся условием теплового равновесия, было не вполне ясно даже Фарадею, который на основании неточных измерений считал, что температура пара над кипящим раствором равна температуре кипения растворителя, т. е. отличается от температуры раствора. [c.23]

    Поглотительная способность адсорбентов по мере поглош,ения влаги уменьшается, и это вынуждает периодически регенериро-вйть их сушкой. Для этой цели через осушитель, отсоединенный 0J системы, в течение 3—4 ч пропускают сухой нагретый воздух. Если осушитель имеет открывающуюся крышку, то целесообразнее высыпанный силикагель прокалить в печи при температуре выше 200° С. Просушенный поглотитель необходимо предохранить от поглощения влаги из воздуха, а поэтому его надо в горячем состоянии вновь засыпать в осушитель и закрыть. Восстановлению поглощающей способности силикагеля нередко препятствует то, чтр он, находясь в потоке жидкого хладагента, загрязняется проникающими в Поры частицами масла, смол, парафина и других примесей рабочего тела и масла эти загрязнения практически не удается удалить при промывке адсорбента. [c.252]

    Теплопроводностью называется свойство тела проводить тепло, т. е. передавать тепло внутри тела от наиболее нагретых частиц к менее нагретым. Теплопроводность тел неодинакова, в чем можно убедиться, рассматривая приводимые ниже коэффициенты теплопроводности X, принятые в технической системе мер для наиболее часто встречающихся на практике тел. Теплопроводность тел выражается в килокалориях, проходящих в 1 ч через 1 однородной стенки при ее толщине 1 м и при разности температур на ограничивающих ее поверхностях 1°С, т. е. в ккал1м-ч-град. Коэффициенты теплопроводности X некоторых тел в различных средах приведены ниже. [c.15]

    Возможные источники зажигания на установках аппараты с источниками открытого огня продукты, нагретые в условиях производства выше температуры самовоспламенения высоконагретые поверхности аппаратов и труб самовозгорание веществ, обтирочного материала, спецодежды, пирофорных соединений и отложений перекиси и другие сильные окислители искры при ударе твердых тел, искры и электрические дуги при непсправности и повреждениях электрооборудования, разряды статического электричества. Опасность производства огневых ремонтных работ. Меры защиты от появления или опасного воздействия источников зажигания. [c.397]

    Из сказанного очевидно, что при помощи представления об изменении степени упорядоченности при изменении объема системы твердое тело — жидкость при постоянной температуре можно объяснить явление плавления. В точке А, соответствующей твердому телу, нагретому до температуры плавления, система находится в состоянии относительной, хотя и не полной, упорядоченности, в то время как в точке С, соответствующей жидкости, находящейся при той же температуре, наблюдается зна чительная неупорядоченность. Точки вдоль прямой АС соответствуют гетерогенному равновесию твердой и жидкой фаз, и переход от точки А к точке С сопровождается распространением неупорядоченности в системе по мере возрастания объема при постоянных температуре и давлении. Существование двух точек с одной и той же свободной энергией, т. е. существование 5-образной части изотермы, должно быть приписано виду кривой Р» на рис. 59, и это обуславливается сочетанием ряда обстоятельств. Этими обстоятельствами являются, во-первых, возрастание п» до максимальной величины (что подразумевает возрастание неупорядоченности) с возрастанием объема при постоянных температуре и внешнем давлении и, во-вторых, происходящее в то же время монотонное уменьшение dw dV, характерное для кооператив-Н1ЛХ1> явлений, упомянутых во вводном параграфе 72а. [c.609]

    Результаты таких расчетов по1казали, что критерий Ыи вычисленный по формуле (4-4), значительно больше по сравнению с критерием Ми, вычисленным по толщине условного пограничного слоя. Эта разница максимальна в первом периоде, а затем по мере убыли влагосодержания уменьшается. При влагосодержаниях, близких к равновесному, критерии Ми, вычисленные по формуле (4-4) и (4-5), совпадают. Это рас.хождение тем большее, чем выше интенсивность сушки, объясняется особым механизмом переноса пара через слой тела (зону испарения). При расчете критерия Ми по формуле (4-4) мы берем коэффициент массопроводности пара из таблиц, что соответствует диффузионному механизму переноса пара в парогазовой смеси. В процессе сушки поверхность испарения углубляется внутрь тела. Перенос пара внутри зоны испарения происходит не только путем диффузии, но и путем эффузии (молекулярное течение), если радиус капилляров тела меньше 10 сж и давление в сушильной камере равно атмосферному. Особенностью молекулярного течения является движение газа от менее нагретых частей капилляра к более нагретым при одинаковом давлении р. В процессе сушки поверхность тела имеет более высокую температуру по сравнению с температурой поверхности в зоне испарения. Поэтому этот [c.149]

    Абсолютно черным называется тело, которое полностью поглощает все падающие на него лучи [см. (15.1.14)]. В природе таких тел не существует, однако различные тела в той или иной мере могут по срорй поглощательной способности приближаться к абсолютно черному телу. Физической моделью абсолютно черного тела является большая равномерно нагретая полость с малым выходным отверстием. Абсолютно черное тело обладает наибольшей излучательной способностью по сравнению с любым реальным телом, находящимся при одинаковой с ним температуре. [c.241]


Единицы измерения в США | NYC-Brooklyn.ru


Всем Доброго Утра, а для кого-то Доброго Вечера )) Этот пост будет посвящен единицам измерения в США. Я думаю, он будет полезен многим и сойдет за шпаргалку. И кстати, если собираетесь прилетать в Америку, то будет очень полезно заучить хотя бы основные, чтобы вы имели представление, что ответить на простой вопрос продавца: “А сколько паундов вам взвесить?” 🙂

Я не буду приводить все меры измерения, а только основные, которые реально встречаются и чаще всего попадаются в США. Итак начнем,
Единицы измерения массы:
Унция (ounce, сокр. — oz) = 28.35 гр
Фунт (pound, сокр. — lb, lbs) = 453.59 гр

Единицы измерения длины:
Дюйм (inch, сокр. – in) = 25.4 мм
Фут (foot, сокр. – ft) = 304.8 мм
Ярд (yard, сокр. – yd) = 0.9144 м
Миля (mile, сокр. – mi) = 1609,34 м

Единицы измерения объёма:
Обычно на упаковках пишут все меры, включая наш привычный “литр”, но на всякий случай выложу остальные.
Унция (ounce, сокр. — oz) = 0.029 л
Пинта (pint, сокр. – pt) = 0.473 л
Кварта (quart, сокр. – qt) = 0.946 л
Галлон (gallon, сокр. – gal) = 3.785 л

Единица измерения температуры:
Ооо, а вот тут не все так просто. В США, как мы знаем или для некоторых сейчас узнаем, температура измеряется по шкале Фаренгейта. А так как мы привыкли видеть всюду Цельсия, то надо как-то ее перевести. Делается это по такой формуле: C = (F — 32)/1,8.
Ну как, удобно? )) Прекрасно понимаю, и поэтому почти не пользовался этой формулой. Просто запомните основные и вы примерно будете знать как одеваться. Ниже таблица температур (не точная!), округлил до десятых, так легче запоминается.
— 20 oF = – 29 oC
+ 0 oF = – 18 oC
+ 20 oF = – 7 oC
+ 40 oF = + 4 oC
+ 60 oF = + 15 oC
+ 80 oF = + 27 oC
+ 100 oF = + 38 oC

Ну вот пожалуй на этом закончим. Хотел ещё рассказать о соответствии размеров одежды и обуви, но думаю легче показать все в таблицах, выложу позже.

Измерение температуры тела — Физика тела: движение к метаболизму

Теперь мы знаем, что повышение температуры соответствует увеличению средней кинетической энергии атомов и молекул. Результатом этого увеличенного движения является то, что среднее расстояние между атомами и молекулами увеличивается с увеличением температуры. Это явление, известное как тепловое расширение, является основой для измерения температуры жидкостным термометром.

Клинический термометр, основанный на тепловом расширении замкнутой жидкости.Кредит изображения: Клинический термометр Менчи через Wikimedia Commons

В обычных жидкостных термометрах для измерения температуры используется тепловое расширение спирта, заключенного в стеклянную или пластиковую трубку. Из-за теплового расширения объем спирта изменяется с температурой. Термометр необходимо откалибровать, отметив различные уровни жидкости, когда термометр находится в среде с известной температурой, например, в воде, кипящей на уровне моря.

Различные материалы будут термически расширяться (или сжиматься) в разной степени при нагревании (или охлаждении).Биметаллические ленты используют это явление для измерения температуры. Когда два разных материала склеиваются вместе, полученная структура будет изгибаться при изменении температуры из-за различного теплового расширения, испытываемого каждым материалом.

Кривизна биметаллической полосы зависит от температуры. (а) Полоса прямая при начальной температуре, когда два ее компонента имеют одинаковую длину. (б) При более высокой температуре эта полоса изгибается вправо, потому что металл слева расширился больше, чем металл справа.При более низкой температуре полоса загибалась бы влево. Кредит изображения: Физика Университета Openstax

Для наиболее распространенных материалов изменение длины (), вызванное изменением температуры (), пропорционально исходной длине () и может быть смоделировано с использованием коэффициента линейного теплового расширения () и следующего уравнения:

(1)

В следующей таблице приведены коэффициенты линейного теплового расширения для различных твердых материалов. Более обширные (ха!) Столы можно найти в Интернете.

Коэффициенты теплового расширения
Материал Коэффициент линейного расширения (1/ ° C )
Твердые вещества
Алюминий 25 × 10 −6
Латунь 19 × 10 −6
Медь 17 × 10 −6
Золото 14 × 10 −6
Чугун или сталь 12 × 10 −6
Инвар (железо-никелевый сплав) 0.9 × 10 −6
Свинец 29 × 10 −6
Серебро 18 × 10 −6
Стекло (обычное) 9 × 10 −6
Стекло (Pyrex®) 3 × 10 −6
Кварц 0,4 × 10 −6
Бетон, кирпич ~ 12 × 10 −6
Мрамор (средний) 2.5 × 10 −6

Пример на каждый день

Главный пролет моста Золотые Ворота в Сан-Франциско составляет 1275 м в самые холодные дни. Мост подвергается воздействию температур от –15 ° C до 40 ° C . Каково его изменение длины между этими температурами? Предположим, что мост полностью стальной.

Мы можем использовать уравнение для линейного теплового расширения:

Подставьте все известные значения в уравнение, включая коэффициент линейного теплового расширения для стали, а также начальную и конечную температуры:

Хотя и невелик по сравнению с длиной моста, изменение длины почти на один метр является заметным и важным.Тепловое расширение могло привести к изгибу мостов, если бы не включение в конструкцию зазоров, известных как компенсаторы.

Деформационный шов на мосту Золотые Ворота. Изображение предоставлено: Совместное расширение моста Золотые Ворота, автор Michiel1972 через Wikimedia Commons.

Термометры измеряют температуру в соответствии с четко определенными шкалами измерения. Три наиболее распространенных температурных шкалы — это градусы Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. По шкале Цельсия точка замерзания воды составляет 0 ° C , а температура кипения составляет 100 ° C .Единицей измерения температуры на этой шкале является градус Цельсия ( ° C) . Шкала Фаренгейта ( ° F) имеет точку замерзания воды 32 ° F и точку кипения 212 ° F . Вы можете видеть, что 100 градусов по Цельсию охватывают тот же диапазон, что и 180 градусов по Фаренгейту. Таким образом, разница температур в один градус по шкале Цельсия в 1,8 раза больше, чем разница в один градус по шкале Фаренгейта, как показано двумя верхними шкалами на следующей диаграмме.

Показаны взаимосвязи между температурными шкалами Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Также показаны относительные размеры чешуек. Изображение предоставлено: Диаграмма температурных шкал от OpenStax University Physics [/ footnote]

Шкала Кельвина

Определение температуры в терминах движения молекул предполагает, что должна быть минимально возможная температура, при которой средняя микроскопическая кинетическая энергия молекул равна нулю (или минимуму, разрешенному квантовой природой частиц).Эксперименты подтверждают существование такой температуры, называемой абсолютным нулем. Абсолютная шкала температуры — это шкала, нулевая точка которой соответствует абсолютному нулю. Такие шкалы удобны в науке, потому что несколько физических величин, например давление в газе, напрямую связаны с абсолютной температурой. Кроме того, абсолютные шкалы позволяют нам использовать отношения температур, которых нет в относительных шкалах. Например, 200 K вдвое больше температуры 100 K , но 200 ° C не вдвое больше температуры 100 ° C .

Шкала Кельвина — это шкала абсолютных температур, которая обычно используется в науке. Единица измерения температуры в системе СИ — Кельвин, сокращенно K (но без знака градуса). Таким образом, 0 K является абсолютным нулем, что соответствует -273,15 ° C . Размеры единиц Цельсия и Кельвина установлены одинаковыми, так что разница в температуре () имеет одинаковое значение как в Кельвинах, так и в градусах Цельсия. В результате точки замерзания и кипения воды по шкале Кельвина равны 273.15 K и 373,15 K соответственно, как показано на предыдущей диаграмме.

Вы можете переходить между различными температурными шкалами, используя уравнения или различные диалоговые программы, в том числе некоторые из них, доступные в Интернете.

Измерение температуры

Помимо теплового расширения, для измерения температуры можно использовать другие зависящие от температуры физические свойства. К таким свойствам относятся электрическое сопротивление и оптические свойства, такие как отражение, излучение и поглощение различных цветов.Измерение температуры на основе света снова появится в следующей главе.

Измерение температуры — обзор

Мониторинг температуры

Температура чаще всего измеряется в градусах Цельсия (или по Цельсию), хотя в некоторых регионах температура по-прежнему измеряется в градусах Фаренгейта. Кельвин — это единица измерения температуры, используемая в Systéme Internationale, которая включает абсолютный ноль температуры. Следующие формулы можно использовать для перевода из одной единицы в другую:

° C = 0.56 × (° Фаренгейта — 32) ° Фаренгейта = (1,8 × ° Цельсия) + 32 Кельвина = (273 + ° Цельсия)

Что касается мониторинга температуры, в рекомендациях Американского общества анестезиологов говорится, что «у каждого пациента, получающего анестезию, должна быть температура. контролируется, когда предполагаются, ожидаются или подозреваются клинически значимые изменения температуры тела ». * Для мониторинга температуры требуется подходящее место для измерения температуры и точный датчик. Сегодня наиболее распространенными термометрами, применяемыми в клинической практике, являются термисторы и термопары.Термометр термисторного типа основан на экспоненциальном, зависящем от температуры изменении электрического сопротивления полупроводникового резистора, который состоит из крошечной капли металла (например, меди, никеля, марганца или кобальта). Изменение сопротивления используется для измерения температуры. В термопарах для измерения температуры используются два разных металла, часто медь и константан (сплав медь-никель-марганец-железо). Принцип, лежащий в основе термопар, основан на эффекте Зеебека, который зависит от того факта, что небольшой электрический ток генерируется на стыке между двумя разными металлами (термоэлектрического ряда), которые подвергаются температурному градиенту.Величина этого тока является мерой температуры. И термопары, и термисторные зонды недороги и достаточно точны для клинических целей, что объясняет их широкое использование в повседневной практике.

Температура тела варьируется в широких пределах в зависимости от места измерения. В то время как центральные ткани поддерживают постоянную температуру (внутреннюю температуру) из-за высокого кровотока, периферические ткани обычно поддерживают значительно пониженную и менее однородную температуру.Температура в центральном и периферийном отделениях может отличаться на несколько градусов в пределах небольших измеримых расстояний друг от друга. 2

Внутренняя температура представляет наибольший клинический интерес, поскольку она является ключевым регулятором терморегуляции в организме. Однако определение внутренней температуры далеко не однозначно. Хотя Бензингер предположил, что внутренняя температура отражает температуру гипоталамуса и что барабанная температура надежно отражает эту температуру, 3 нет никаких физиологических доказательств того, что гипоталамическая температура точно представляет внутреннюю температуру.Центральную температуру можно измерить в нескольких частях тела, включая барабанную перепонку, носоглотку, дистальный отдел пищевода, легочную артерию и, с некоторыми ограничениями, мочевой пузырь и прямую кишку. Хотя эти участки обычно дают одинаковые показания как у бодрствующих, так и у людей, находящихся под наркозом, перенесших некардиальную операцию, 4 на самом деле они могут представлять разные температуры при определенных условиях, и физиологические и клинические последствия этих различий могут различаться.

Точность и точность измерения температуры на различных участках тела были оценены, 3, 4 , и каждый участок имеет свои преимущества и недостатки.Идеальное место для мониторинга температуры должно отражать внутреннюю температуру и ассоциироваться с минимальной заболеваемостью или без нее. Барабанная перепонка часто считается наиболее идеальным местом для контроля внутренней температуры. При измерении температуры барабанной перепонки датчик температуры не обязательно должен напрямую контактировать с мембраной для получения точных показаний. Фактически, чтобы измерить температуру барабанной перепонки, внешний слуховой проход должен быть просто закрыт датчиком, что позволяет уравновесить температуру столба воздуха, находящегося между датчиком и барабанной перепонкой.Однако в некоторых клинических сценариях температура барабанной перепонки может быть неточной. Например, в период ранней посткардиальной хирургии температура барабанной перепонки у младенцев и детей не коррелирует в тесной связи с температурой мозга 5 и, следовательно, может неточно отражать внутреннюю температуру тела. 6 В результате трудностей, связанных с получением термисторов подходящего размера, а также на основании сообщений о перфорации барабанной перепонки, клиническое использование мониторинга температуры барабанной перепонки уменьшилось.

Мониторинг температуры носоглотки обеспечивает хорошую оценку гипоталамической температуры и точно отражает внутреннюю температуру тела, если он помещен в надлежащее место, то есть кончик датчика температуры должен быть расположен в задней части носоглотки в непосредственной близости от мягкое небо. Однако, если температура в носоглотке контролируется в сочетании с эндотрахеальной трубкой без манжетов с умеренной или большой утечкой воздуха, тогда большой утечки газа может быть достаточно для охлаждения температурного зонда, что приведет к занижению внутренней температуры.Незначительное и самоограничивающееся кровотечение из носа — распространенная проблема, связанная с датчиками температуры носоглотки (особенно у детей с большими аденоидами), и его предотвращение во время анестезии маской ограничивает его рутинное использование. Напротив, мониторинг температуры в ротоглотке считается менее точным, чем температура в носоглотке 4 , и не рекомендуется для мониторинга внутренней температуры во время анестезии и хирургического вмешательства.

Датчики температуры пищевода часто сочетаются со стетоскопами пищевода, что делает пищевод особенно привлекательным местом для контроля температуры у детей.Однако тонкие тканевые плоскости между трахеей и пищеводом у младенцев, детей или взрослых пациентов с кахексией обеспечивают ограниченную теплоизоляцию между трахеобронхиальным деревом и пищеводом. Следовательно, поток дыхательного газа может значительно искажать показания температуры, 7 , особенно когда инспираторный поток велик и существует большой температурный градиент между дыхательными газами и температурой тела. Чтобы точно измерить внутреннюю температуру в области пищевода, важно расположить кончик датчика температуры в дистальной трети пищевода, где тоны сердца наиболее громкие. 7, 8 Эту позицию легко определить, выслушивая сердечные тоны через пищеводный стетоскоп комбинированного зонда, когда стетоскоп проходит через пищевод. У детей, у которых интубирована трахея, температура зонда в пищеводе является более точным измерителем внутренней температуры, чем зонд в прямой кишке, и более практичным, чем температура барабанной перепонки.

Подмышечная температура остается наиболее широко используемым и наиболее удобным местом для измерения температуры у детей.Тем не менее, подмышечная область является заведомо ненадежным местом для измерения внутренней температуры, поскольку датчики часто неуместны в подмышечной впадине, что приводит к ошибочным измерениям температуры. Подмышечная температура может недооценивать внутреннюю температуру, если комнатная температура низкая или если внутривенные жидкости при комнатной температуре вводятся с высокой скоростью потока, особенно у маленьких детей, когда внутривенная инфузия вводится в ту же конечность, что и подмышечная температура. Напротив, мы зарегистрировали необычно высокие подмышечные температуры, когда кончик зонда воспринимает горячий воздух от устройства принудительного нагрева воздуха.Одно исследование показало, что подмышечный участок может быть таким же точным для оценки внутренней температуры, как барабанная перепонка, участки пищевода и ректальная температура. 7 Точность подмышечного зонда зависит от аккуратного расположения кончика зонда рядом с подмышечной артерией при сохранении плотно прижатой руки. 7

Легкодоступный участок прямой кишки, связанный с минимальной болезненностью, также может обеспечивать точные измерения внутренней температуры. 7 Однако эти измерения могут быть неточными, если зонд застревает в фекалиях или подвергается воздействию холодной венозной крови от ног, или если на показания влияет близость зонда к открытой брюшной полости во время лапаротомии или мочевой пузырь во время лапаротомии. орошается холодной или теплой жидкостью. Противопоказания к использованию ректального зонда включают неперфорированный задний проход, а относительные противопоказания включают воспалительное заболевание кишечника, опухоли прямой кишки, нейтропению или тромбоцитопению, коагулопатию и обстоятельства, при которых осуществляется орошение кишечника или мочевого пузыря.

Наименее инвазивным местом для контроля температуры является поверхность кожи. Это место является очень ненадежным измерителем внутренней температуры и сильно варьируется в зависимости от части тела, где измеряется температура кожи. 7, 9

Температура мочевого пузыря является одним из самых точных мест для измерения внутренней температуры; она считается такой же точной, как температура легочной артерии, при условии, что диурез большой. 10 При минимальном или нормальном диурезе температура мочевого пузыря плохо отражает внутреннюю температуру.

Катетер для легочной артерии с термистором на дистальном конце точно отражает температуру легочной крови, но его использование у детей ограничено.

Инструменты, используемые для измерения температуры

Большинство людей сказали бы, что термометры измеряют температуру, и это правда, но есть много разных видов. Термометр, который вы используете для измерения температуры во время болезни, не очень помогает при измерении температуры расплавленного свинца. Более того, некоторые предметы слишком маленькие, слишком большие или слишком далекие, чтобы использовать стандартный термометр для определения их температуры.

Жидкостный термометр расширения

Стандартный термометр обычно представляет собой грушу или пружинный термометр. Оба работают за счет того, что жидкость, спирт или ртуть находится в вакууме, и жидкость расширяется при повышении температуры. Цветной спирт или ртуть поднимаются по шкале термометра с шариком, в то время как расширяющаяся жидкость вращает пружину, чтобы повернуть стрелку индикатора по круговой шкале на пружинном термометре. Термометры теперь часто имеют цифровые шкалы.

Термопары

Иногда температуру измеряют с помощью термопары.Два металлических вывода из разнородных металлов расположены в непосредственной близости друг от друга, создавая напряжение. Изменения напряжения соответствуют изменениям температуры. Термопары используются в промышленности и часто подключаются к другим устройствам, которые включают и выключают механизмы в ответ на определенные температуры. Термопары не так точны, как термометры.

Датчик температуры сопротивления

Термопары все чаще заменяются датчиками температуры сопротивления или термометрами сопротивления.RTD обычно более стабильны и точны, чем термопары; они используют углеродные или платиновые датчики для обнаружения изменений электрического сопротивления. Эти изменения вызваны изменениями температуры, и эти изменения предсказуемы. Постоянный световой ток проходит через резистивный датчик температуры, мимо выводов, после чего можно определить сопротивление и рассчитать температуру.

Пирометр

Пирометр измеряет температуру поверхности объектов. Это инструмент, сочетающий в себе оптические характеристики и датчик температуры, изготовленный из ультратонкой нити накала.Пирометр направлен на поверхность объекта, после чего оптическое устройство фокусируется на тепловой сигнатуре — или излучаемом тепле — и передает эту сигнатуру на считыватель нити. Они особенно полезны для измерения температуры на недоступных или слишком горячих поверхностях, таких как паровые котлы, металлургические печи и воздушные шары.

Зонд Ленгмюра

Ирвинг Ленгмюр был физиком, лауреатом Нобелевской премии. Ленгмюр хотел узнать, как измерить температуру электронов, в рамках своего исследования, чтобы узнать об электрическом потенциале плазмы, газообразном состоянии вещества, при котором некоторые частицы теряют электроны.Ленгмюр изобрел устройство, называемое зондом Ленгмюра, которое делает именно это, помещая электроды в плазму, а затем измеряя токи в плазме. Зонды Ленгмюра не используются в повседневной жизни.

Инфракрасный датчик

Обнаружение инфракрасного излучения — еще один способ измерения тепла. Когда вы смотрите на вещи, вы видите видимый свет; красная пожарная машина выглядит красной независимо от температуры: 0 или 100 градусов по Фаренгейту. Но если вы посмотрите на объекты через инфракрасный детектор, вы увидите «тепловые сигнатуры», то есть изменения в зависимости от температуры.Прикрепив измеритель, который измеряет частоту инфракрасного излучения, инфракрасный термометр может, как и пирометр, измерять температуру поверхности на расстоянии.

Температура — Измерение и мониторинг температуры

Измерение температуры важно везде, где изучаются, производятся, хранятся или транспортируются термочувствительные продукты.Для этого Rotronic предлагает широкий спектр приборов для измерения температуры: от датчиков и преобразователей температуры до портативных устройств и регистраторов данных. Система мониторинга Rotronic позволяет получить доступ к температуре и другим необходимым измеренным данным в любое время из любой точки мира.

Измерение температуры часто идет рука об руку с измерением влажности. Вы также можете найти примеры измерения влажности и мониторинга температуры в разделе Applications & Industries

.

Рекомендованные продукты для измерения температуры:

  1. RMS — система непрерывного мониторинга Rotronic

    Высокие стандарты качества при производстве и хранении требуют комплексной системы мониторинга, которая надежно предоставляет измеренные данные.Адаптивная система мониторинга RMS Rotronic — идеальное решение для широкого спектра применений.

    Узнать больше

Этот веб-сайт использует файлы cookie.Продолжая просматривать сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie.

Основы высокотемпературных измерений — ISA

  • Натали Штрелке
  • Основы автоматизации

Резюме

Натали Штрелке

Температура является наиболее широко измеряемой переменной в перерабатывающей промышленности и часто является критическим фактором при промышленной переработке.Если измерение температуры не является точным или надежным, оно может отрицательно повлиять на эффективность процесса, потребление энергии и качество продукции. Высокотемпературные измерения в диапазоне 800 ° C (1472 ° F) и выше представляют особые проблемы и будут предметом внимания данной статьи. Эти высокотемпературные применения используются в металлообрабатывающей, энергетической, нефтеперерабатывающей и других отраслях. В этом диапазоне измерений тип датчика обычно представляет собой термопару, и выбор правильного типа является первым шагом при разработке системы измерения высоких температур.

Выбор термопары

Термопара представляет собой термоэлектрический датчик температуры замкнутой цепи, состоящий из двух проводов из разнородных металлов, соединенных на обоих концах. Ток создается, когда температура на одном конце или стыке отличается от температуры на другом конце. Это явление известно как эффект Зеебека , который является основой для измерения температуры термопар.

Один конец называется горячим спаем , а другой конец называется холодным спаем .Измерительный элемент горячего спая помещается внутри оболочки сенсора и подвергается воздействию технологического процесса. Холодный спай, или опорный спай , , является конечной точкой за пределами процесса, где температура известна и где измеряется напряжение. Этой точкой подключения обычно является входная плата системы управления или датчик температуры .

Существует много типов термопар, состоящих из различных комбинаций металлов. Эти комбинации имеют разные выходные характеристики, которые определяют применимый диапазон температур и соответствующее выходное напряжение.Чем выше величина выходного напряжения, тем выше разрешение измерения, что увеличивает повторяемость и точность (рисунок 1).


Рис. 1. Кривые зависимости ЭДС Т / Ц от температуры. Воспроизводимость и точность можно улучшить, выбрав термопару с более высоким выходным напряжением на градус измерения.



На рисунке 2 показаны температурные диапазоны различных типов термопар, а также другие важные характеристики, такие как температура плавления и металлический состав.Тип K — одна из наиболее распространенных термопар общего назначения с чувствительностью примерно 41 мкВ / ° C. Это недорого; его потенциальный диапазон от –270 ° C до +1,372 ° C; и это относительно линейно.



Термопары типа J имеют более ограниченный диапазон потенциалов, чем тип K, при температуре от –200 ° C до + 1200 ° C, но более высокую чувствительность, составляющую около 50 мкВ / ° C. Эти термопары очень линейны в диапазоне от 149 ° C до 427 ° C.

Термопары

типа E имеют диапазон потенциалов от –270 ° C до 1000 ° C и имеют самый высокий выходной сигнал при изменении температуры среди всех стандартных термопар при 68 мкВ / ° C.

Термопара типа N представляет собой относительно новую конструкцию и обеспечивает значительно более высокую термоэлектрическую стабильность, чем термопары из недрагоценных металлов типов E, J, K и T. Термопары типа N имеют чувствительность 39 мкВ / ° C, диапазон потенциалов от –270 ° C до 1300 ° C и надежно использовались в течение длительного времени при температурах до 1200 ° C. Термопары типа R и S имеют диапазон потенциалов от –50 ° C до 1768 ° C, но длительное воздействие высоких температур может привести к механическому отказу и отрицательному отклонению калибровки.Термопары типа B имеют диапазон потенциалов от примерно 0 ° C до 1820 ° C и меньше страдают от проблем с воздействием высоких температур, влияющих на термопары типов R и S.

С учетом этих параметров термопары типа K часто являются лучшим выбором для измерения температур примерно до 1000 ° C. Термопары типа J обычно не используются из-за их нелинейности в более высоких диапазонах температур. Термопары типа E часто применяются в средах с температурой до 1000 ° C с высокими требованиями к точности и воспроизводимости из-за их очень высокой выходной мощности при изменении температуры на 68 мкВ / ° C.

Все эти типы основных металлов в той или иной степени страдают плохой термоэлектрической стабильностью при повышенных температурах, что приводит к более широкому использованию термопар типа N в высокотемпературных

заявки. По сравнению с термопарами типа R, S и B, конструкции типа N имеют более высокий выходной сигнал в зависимости от степени изменения температуры и, таким образом, обычно более точны и дают более воспроизводимые измерения. После выбора правильного типа термопары следующим шагом является выбор защитной гильзы.

Выбор защитной гильзы

Датчики температуры редко вставляются непосредственно в производственный процесс, а вместо этого устанавливаются в защитную гильзу, чтобы изолировать их от потенциально опасных условий процесса, таких как напряжение, вызванное потоком, высокое давление и коррозионные химические воздействия.

Защитные гильзы представляют собой металлические трубы с закрытым концом, устанавливаемые в технологический резервуар или трубопровод. Они становятся герметичной неотъемлемой частью технологического сосуда или трубы. Чтобы выбрать подходящую защитную гильзу, необходимо определить условия процесса, поскольку они влияют на решения, касающиеся материала конструкции, конструкции скважины, длины погружения и требуемого утеплителя.

Для высокотемпературных измерений очень важен материал конструкции защитной гильзы. На рис. 3 показана максимальная рабочая температура для различных материалов, и его можно использовать в качестве руководства для выбора подходящей защитной гильзы для конкретного применения.


Рисунок 3. Максимальные рабочие температуры материалов защитной гильзы. Защитные гильзы непосредственно контактируют с технологической средой, поэтому очень важно выбрать правильный конструкционный материал для высокотемпературных применений.


Выбор защитной гильзы может быть очень сложным, особенно для высокотемпературных измерений, и не будет подробно обсуждаться в этой статье. Пожалуйста, обратитесь к третьему ресурсу для получения дополнительной информации о выборе защитной гильзы или проконсультируйтесь с поставщиком вашей системы измерения температуры.

Выбор передатчика

Термопара может быть подключена напрямую к входному модулю в системе управления, но такой подход не является типичным. Сигналы милливольтных термопар очень чувствительны к электрическим помехам, а проводка термопар стоит довольно дорого.

По этим и другим причинам наилучшей практикой считается подключение проводки термопары к локальному передатчику, который усиливает низкоуровневый сигнал датчика мВ до более надежного токового сигнала 4 “20 мА или его цифрового эквивалента в случае умный передатчик.

Измерительные преобразователи

, используемые в приложениях для измерения высоких температур, ничем не отличаются от преобразователей, используемых для измерения более низких температур, поскольку преобразователь не подвержен воздействию технологической среды, как защитная гильза и, в меньшей степени, термопара.Но приложения для измерения температуры в целом часто требуют измерения в нескольких точках в трубе небольшой длины или в одном сосуде. Для этих приложений часто используются преобразователи высокой плотности для приема нескольких выходных сигналов термопар и для отправки одного цифрового выходного сигнала в систему управления.

Например, преобразователь, показанный на рисунке 4, может принимать до восьми входов термопар и передавать информацию об измерениях от каждого через один кабель FOUNDATION Fieldbus.Другая модель одного и того же преобразователя может принимать до четырех входов термопар и передавать информацию об их измерениях через сеть WirelessHART. До 16 таких преобразователей могут быть соединены между собой, что позволяет отправлять 128 измерений в систему управления через FOUNDATION Fieldbus или 64 измерения через WirelessHART.



Рис. 4. Этот преобразователь температуры Rosemount 848T принимает до восьми входов термопар и передает данные измерений от каждого через один кабель FOUNDATION Fieldbus.


Другие альтернативы

Термопары, устанавливаемые в защитные гильзы, являются наиболее распространенным способом измерения высоких температур на производственных предприятиях, но также доступны различные методы бесконтактного измерения температуры. Эти методы не требуют технологических проходов или защитных гильз, и по этим причинам их может быть намного проще проектировать, устанавливать и обслуживать. В пятом ресурсе подробно описаны эти бесконтактные методы измерения температуры.

Хотя эти методы имеют преимущества, их использование ограничено приложениями, не требующими быстрого отклика или высокой точности.Но новый метод бесконтактного измерения температуры обеспечивает традиционные технологии бесконтактного измерения температуры быстрым откликом и высокой точностью методов вставки (рис. 5). Хотя высокотемпературная версия этой технологии пока недоступна, ожидается, что она появится в будущих выпусках продуктов.

Выбор подходящего решения для измерения высоких температур может быть сложной задачей, но существует множество онлайн-ресурсов, помогающих усилиям, некоторые из которых перечислены в разделе ресурсов.Поставщики этих систем также могут помочь во многих случаях.



Рис. 5. Бесконтактные приборы, такие как Rosemount X-Well, перспективны для измерения высокотемпературных технологических сред, так как защитная гильза не требуется.

Отзыв о считывателе

Мы хотим услышать от вас! Пожалуйста, присылайте нам свои комментарии и вопросы по этой теме по адресу [email protected]

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Температура воды — Системы измерения окружающей среды

Что такое температура воды?

Температура воды — это физическое свойство, показывающее, насколько горячая или холодная вода.Поскольку термины «горячий» и «холодный» являются произвольными, температуру можно дополнительно определить как измерение средней тепловой энергии вещества 5 . Тепловая энергия — это кинетическая энергия атомов и молекул, поэтому температура, в свою очередь, измеряет среднюю кинетическую энергию атомов и молекул 5 . Эта энергия может передаваться между веществами в виде потока тепла. Передача тепла, будь то воздух, солнечный свет, другой источник воды или тепловое загрязнение, может изменить температуру воды.

Температура воды играет важную роль в качестве водной флоры и фауны и среды обитания. Тепловой поток и колебания температуры определяют, какие виды будут жить и процветать в водоеме.

Температура воды была определена Дж. Р. Бреттом как «главный абиотический фактор» из-за ее воздействия на водные организмы. 15 . Что это значит для озер, рек и океанов?

Почему важна температура воды

Температура воды влияет почти на все остальные параметры качества воды.

Температура — важный фактор, который следует учитывать при оценке качества воды. Помимо собственных эффектов, температура влияет на несколько других параметров и может изменять физические и химические свойства воды. В связи с этим при определении температуры воды следует учитывать 7 :

— Скорость метаболизма и производство фотосинтеза
— Токсичность соединения
— Концентрация растворенного кислорода и других растворенных газов
— Электропроводность и соленость
— Потенциал снижения окисления (ОВП)
— pH
— Плотность воды

Температура воды и водная жизнь

Скорость метаболизма водных организмов увеличивается с повышением температуры воды.

Сама по себе температура воды может влиять на скорость метаболизма и биологическую активность водных организмов 14 . Таким образом, он влияет на выбранные среды обитания различных водных организмов 8 . Некоторые организмы, особенно водные растения, процветают при более высоких температурах, в то время как некоторые рыбы, такие как форель или лосось, предпочитают более холодные реки 8 .

Исследования показали прямую зависимость между скоростью метаболизма и температурой воды. Это происходит, поскольку многие клеточные ферменты более активны при более высоких температурах 18 .Для большинства рыб повышение температуры воды на 10 ° C примерно вдвое увеличивает скорость их физиологической функции. 16 . Некоторые виды могут справиться с повышением скорости метаболизма лучше, чем другие. Повышенная метаболическая функция может быть замечена по частоте дыхания и пищеварительной реакции у большинства видов. Повышенная частота дыхания при более высоких температурах приводит к повышенному потреблению кислорода, что может иметь пагубные последствия, если частота дыхания остается повышенной в течение длительного периода времени. Кроме того, температура выше 35 ° C может начать денатурировать или разрушать ферменты, снижая метаболическую функцию. 18 .

Колебания температуры также могут влиять на выбор поведения водных организмов, например, переход к более теплой или более холодной воде после кормления, реакции хищников и жертв и режимы отдыха или миграции 16 . Некоторые виды акул и скатов даже ищут более теплые воды во время беременности. 16 .

Температура влияет на скорость фотосинтеза различных водорослей.

Растения также подвержены влиянию температуры воды. В то время как некоторые водные растения переносят более прохладную воду, большинство предпочитает более теплые температуры 17 .В частности, тропические растения будут демонстрировать ограниченный рост и период покоя при температуре воды ниже 21 ° C. 17 . В то время как покой подходит для выживания в холодную зиму, для процветания большинства растений требуются более высокие температуры.

Температура также может подавлять дыхание и фотосинтез растений 14 . В общем, фотосинтез водорослей будет увеличиваться с температурой, хотя разные виды будут иметь разные пиковые температуры для оптимальной фотосинтетической активности 14 .Выше и ниже этой температуры фотосинтез будет снижен.

Токсичность соединения и температура воды

Температура воды может играть роль в переходе между аммиаком и аммиаком в воде.

Помимо воздействия на водные организмы, высокие температуры воды могут увеличить растворимость и, следовательно, токсичность некоторых соединений. 1 . Эти элементы включают тяжелые металлы, такие как кадмий, цинк и свинец, а также такие соединения, как аммиак 19,20 .Температура воды может не только увеличить растворимость токсичных соединений, но также может повлиять на предел переносимости организма 19 . Смертность цинка значительно выше при температуре выше 25 ° C, чем при температуре ниже 20 ° C. 19 . Это происходит потому, что проницаемость тканей, скорость метаболизма и потребление кислорода увеличиваются с повышением температуры воды 19 . В одном исследовании на рыбе лабеобата 24-часовая 50% летальная концентрация (LC50) при 15 ° C составила 540 мг / л, а при 30 ° C LC50 упала до 210 мг / л 19 .

Концентрация растворенного кислорода зависит от температуры. Чем теплее вода, тем меньше кислорода она может удерживать.

Аммиак известен своей токсичностью при высоких уровнях pH, но температура также может влиять на критические концентрации при острых и хронических заболеваниях. 21 . При низких температурах и нейтральном pH следующее уравнение остается смещенным влево, образуя нетоксичный ион аммония:

Nh4 + h3O <=> Nh5 + + OH-

Однако на каждые 10 ° C повышения температуры соотношение из неионизированного аммиака в удвоение аммония 21 .В 2013 году EPA определило, что максимальная концентрация критерия для пресноводных видов составляет 17 мг / л общего аммиака-азота (включая как Nh4, так и Nh5 +) из-за его потенциального скачка токсичности при более высоких значениях pH и температуре 21 .

Температура растворенного кислорода и воды

Растворимость кислорода и других газов будет уменьшаться при повышении температуры 9 . Это означает, что более холодные озера и ручьи могут содержать больше растворенного кислорода, чем более теплые воды. Если вода слишком теплая, она не будет содержать достаточно кислорода для выживания водных организмов.

Электропроводность и температура воды

Температура воды может влиять на проводимость двумя способами. Поскольку проводимость измеряется электрическим потенциалом ионов в растворе, на нее влияют концентрация, заряд и подвижность этих ионов 11 .

Температура воды влияет на вязкость, что, в свою очередь, влияет на ионную активность и проводимость.

Ионная подвижность зависит от вязкости, которая, в свою очередь, зависит от температуры 13 . Вязкость означает способность жидкости сопротивляться потоку 23 .Чем он более вязкий, тем менее жидкий; патока и ртуть более вязкие, чем вода. Обратная зависимость между температурой и вязкостью означает, что повышение температуры приведет к снижению вязкости 14 . Уменьшение вязкости воды увеличивает подвижность ионов в воде. Таким образом, повышение температуры увеличивает проводимость 11 .

Электропроводность увеличивается примерно на 2-3% при повышении температуры на 1 ° C, хотя в чистой воде она увеличивается примерно на 5% на 1 ° C. 11 .Этот вариант является причиной того, что многие профессионалы используют стандартизированное сравнение проводимости, известное как удельная проводимость, то есть с поправкой на температуру до 25 ° C 10 .

Многие соли более растворимы при более высоких температурах.

Второй способ влияния температуры на проводимость — концентрация ионов. Многие соли более растворимы при более высоких температурах 22 . Когда соль растворяется, она распадается на соответствующие ионы. Так как теплая вода растворяет некоторые минералы и соли легче, чем холодная вода, концентрация ионов часто выше 9 .Повышенное содержание минералов и ионов можно заметить в природных горячих источниках, которые рекламируют свои «целебные» свойства. 50 . Эти растворенные вещества часто называют общим количеством растворенных твердых веществ или TDS 12 . TDS относится ко всем ионным частицам в растворе, размер которых меньше 2 микрон 24 . Эти соли и минералы попадают в воду из горных пород и наносов, контактирующих с ними. По мере их растворения и увеличения концентрации ионов увеличивается и проводимость воды.

Скорость увеличения проводимости зависит от солей, присутствующих в растворе. 22 .Растворимость KCl увеличится с 28 г KCl / 100 г h3O при 0 ° C до 56 г KCl / 100 г h30 при 100 ° C, в то время как растворимость NaCl увеличится только с 35,6 г до 38,9 г NaCl / 100 г h30 в том же диапазоне температур. . Кроме того, есть несколько солей, которые становятся менее растворимыми при более высоких температурах и, таким образом, отрицательно влияют на проводимость. 22 .

Потенциал окисления и температура воды

Температура воды влияет на ОВП, но до какой степени трудно определить в полевых условиях.Окислительно-восстановительные частицы в калибровочных растворах известны количественно, и, таким образом, можно измерить влияние температуры.

Окислительно-восстановительный потенциал, известный как ОВП, также зависит от температуры. Влияние температуры на значения ОВП зависит от химических веществ (атомов, молекул и ионов), присутствующих в растворе 25 . Графики температурной зависимости обычно доступны для калибровочных растворов, но не для полевых образцов 25 .

Этот недостаток данных связан с трудностью идентификации и измерения всех окислительно-восстановительных видов, которые могут присутствовать в любом данном источнике воды.Поскольку эти виды трудно узнать и количественно определить в исследованиях окружающей среды, большинство электродов ОВП не будут автоматически компенсировать температуру. Однако температура по-прежнему может изменять показания, и ее следует регистрировать при каждом измерении, учитываемом при анализе данных 26 .

pH и температура воды

Температура воды может изменять количество присутствующих ионов, изменяя pH раствора, не делая его более кислым или щелочным.

pH рассчитывается по количеству ионов водорода в растворе.При pH 7 ионы водорода и гидроксила имеют равные концентрации, 1 x 10-7 M, сохраняя раствор нейтральным 27 . Однако эти концентрации сохраняются только при 25 ° C. При повышении или понижении температуры концентрации ионов также будут сдвигаться, что приведет к смещению значения pH 27 . Этот ответ объясняется принципом Ле Шателье. Любое изменение в системе в состоянии равновесия, такое как добавление реагента или изменение температуры, будет сдвигать систему до тех пор, пока она снова не достигнет равновесия 28 .
Уравнение:

h30 H + + OH-

— экзотермическая реакция 28 . Это означает, что если температура воды повысится, уравнение сместится влево, чтобы снова достичь равновесия. Сдвиг влево уменьшает количество ионов в воде, увеличивая pH. Точно так же, если бы температура снизилась, уравнение сместилось бы вправо, увеличивая концентрацию ионов и уменьшая pH.

pH чистой воды изменяется в зависимости от температуры, оставаясь при этом совершенно нейтральным.Чистая вода имеет pH только 7,0 при 25 градусах Цельсия.

Однако это не означает, что изменение температуры сделает раствор более кислым или щелочным. Поскольку соотношение ионов водорода и гидроксила остается неизменным, кислотность воды не меняется с температурой 28 . Вместо этого изменяется весь диапазон pH, так что нейтральная вода будет иметь значение, отличное от 7. Чистая вода останется нейтральной при 0 ° C (pH 7,47), 25 ° C. (pH 7,00) или 100 ° C. (pH 6,14).

Плотность и температура воды

Температура воды и плотность воды напрямую связаны.При повышении или понижении температуры воды изменяется ее плотность. Это уникальное соотношение: в отличие от большинства материалов, плотность чистой воды уменьшается примерно на 9%, когда она замерзает. 29 . Вот почему лед расширяется и плавает по воде. Чистая вода также уникальна тем, что достигает максимальной плотности 1,00 г / мл при 4 ° C 29 . Вода с температурой выше и ниже этой, включая перегретую и переохлажденную воду, будет плавать в воде с температурой 4 ° C.

Айсберги — яркий пример того, как лед плавает над водой.Фото предоставлено Национальной океанской службой NOAA на Flickr

Точки температуры пресной воды

Вода является наиболее плотной при 4 градусах Цельсия и наименее плотной в твердой форме, такой как лед.

Точка максимальной плотности особенно важна в пресной воде. Если бы вода была наиболее плотной при температуре замерзания (0 ° C), она бы опустилась на дно, замораживая водоем снизу вверх, убивая все живущие в нем организмы 29 . Вместо этого это свойство гарантирует, что температура дна водоема останется не менее 4 ° C и, следовательно, незамерзшей. 30 .Таким образом, соотношение температура / плотность создает картину конвекции воды при ее охлаждении. Когда температура поверхностной воды приближается к температуре максимальной плотности, она опускается и заменяется более теплой и легкой водой 42 . Этот процесс продолжается до тех пор, пока вода не остынет равномерно. Любая вода, которая холоднее этой точки, будет плавать поверх более плотной воды. Такой режим конвекции позволяет смешивать воду как теплее, так и холоднее 4 ° C (и при потенциально различных концентрациях растворенного кислорода) 30 .Этот процесс происходит сезонно в голомиктических (смешивающихся) озерах, когда температура воды (и, следовательно, другие параметры) достигают равновесия 14 .

Температурные точки соленой воды

Температура замерзания и максимальная плотность снижаются по мере увеличения уровня солености.

Важно отметить, что соленость не только влияет на плотность воды, но и может изменить максимальную плотность и точки замерзания воды. По мере увеличения концентрации соли максимальная плотность и температура замерзания будут уменьшаться. 14 .Средняя морская вода имеет уровень солености 35 PPT (частей на тысячу) и смещенную максимальную плотность -3,5 ° C 14 . Это более чем на 7 ° отличается от пресной воды и ниже точки замерзания морской воды, равной 1,9 ° C 14 . Однако эта максимальная плотность никогда не достигается 39 . Вместо этого процесс конвекции просто обеспечивает циркуляцию охлаждающей воды до тех пор, пока весь столб воды на поверхности не достигнет точки замерзания 42 . Поскольку фазовая граница между жидкостью и твердым телом требует надлежащего давления, а также температуры, лед образуется только на поверхности 30 .

Самая низкая зарегистрированная температура естественной морской воды составляла -2,6 ° C, зарегистрированная под антарктическим ледником 38 . Точно так же самые холодные зарегистрированные океанические течения составляли -2,2 ° C на глубине 500 м. В обоих случаях гидростатическое давление позволяло воде оставаться жидкой при таких низких температурах 38 .

Ice Formation

Лед плавает поверх более плотной воды.

Общеизвестно, что пресная вода начинает замерзать при 0 ° C. Однако у соленой воды температура замерзания ниже.Вот почему соль используется зимой для удаления льда с дорог и тротуаров. Средняя морская вода имеет уровень солености 35 PPT (частей на тысячу), что сдвигает точку замерзания до -1,9 ° C 14 .

Плотность чистого водяного льда при 0 ° C составляет 0,9168 г / мл, что почти на 9% легче, чем жидкая вода при 0 ° C, которая имеет плотность 0,99987 г / мл 14 . Это не кажется большой разницей, но этого достаточно, чтобы лед плавал поверх воды и позволял водным организмам пережить зиму.Это падение плотности происходит из-за того, что водородные связи в воде создают открытую гексагональную решетку, оставляя пространство между молекулами 42 .

Многолетний лед в Антарктиде свежее морского льда. Фотография предоставлена ​​ICESCAPE через NASA

Лед, образующийся в морской воде, даже менее плотен, чем пресноводный лед 40 . Когда морская вода начинает замерзать, молекулы воды начинают образовывать кристаллическую решетку (как в пресной воде). Эти кристаллы содержат только молекулы воды, а не ионы солей, и образование известно как исключение рассола 43 .По мере роста структуры льда очаги концентрированной соленой воды могут быть захвачены внутри льда, но не включены в его структуру. Захваченная вода со временем может стечь, оставив во льду небольшой пузырь воздуха. Оставленные пузырьки воздуха значительно снижают плотность льда — до 0,8-0,9 г / мл 40 .

Новый морской лед может иметь соленый привкус из-за захваченного рассола, который еще не вышел. В более старых ледяных структурах, называемых многолетним льдом, не остается рассола, и они достаточно свежие, чтобы их можно было пить после таяния. 41 .

Отношение температура / плотность также способствует стратификации.

Термическая стратификация

Тепловое изображение стратификации ледяного озера за период 22 месяца. Озеро перемешивается каждую весну и осень, выравнивая температуру по всему озеру. Термоклин существует на разных глубинах в зависимости от сезона.

Стратификация — это разделение водяного столба на слои или слои воды с различными свойствами. Эти деления обычно определяются температурой и плотностью, хотя могут использоваться и другие параметры, такие как соленость и химические различия. 31 .Расслоение происходит потому, что для смешивания жидкостей разной плотности требуется работа (сила и перемещение) 14 . Термическая стратификация обычно носит сезонный характер, с четкими границами между слоями летом, более узкими слоями зимой и «круговоротом» весной и осенью, когда температура в толще воды достаточно однородна. 32 . С течением времени года солнечный свет, ветер, температура окружающей среды и лед (зимой) заставляют озеро сдерживаться. 32 .

Когда речь идет о слоях температуры и плотности в озере, эти слои обычно называют эпилимнионом, металимнионом и гиполимнионом сверху вниз 14 . Верхний слой, эпилимнион, подвергается солнечному излучению и тепловому контакту с атмосферой, сохраняя ее теплее. Эпилимнион будет простираться настолько, насколько позволяют солнечный свет и ветер, и обычно глубже в озерах с большей площадью поверхности 14 .

Стратификация озера — разные слои разделены термоклинами или температурными градиентами.

Ниже эпилимниона находится слой воды с быстро меняющимся температурным диапазоном, известный как металимнион 32 . Металимнион служит границей между верхним и нижним слоями воды. Температура в этом слое может сильно варьироваться между его верхней и нижней глубинами 14 . Кроме того, металимнион может колебаться по толщине и глубине из-за погодных условий и сезонных изменений. 14 .

Металлимнион окаймлен сверху и снизу кромкой, называемой термоклином.Термоклин определяется как плоскость максимального понижения температуры 14 . Другими словами, когда температура воды начинает значительно падать, термоклин пересечен. Этой плоскостью принято считать глубину, на которой температура снижается со скоростью более 1 ° C на метр 14 . Поскольку температура и плотность взаимосвязаны, на тех же глубинах существует второй клин, известный как пикноклин. Пикноклин разделяет толщу водной толщи по плотности 33 .

Ниже второго термоклина и пикноклина находится гиполимнион. Этот слой обычно слишком глубок, чтобы на него влияли ветер, солнечная радиация и атмосферный теплообмен 31 . Температура гиполимниона обычно определяется весенним оборотом. В более глубоких озерах перемешивание может быть минимальным, и гиполимнион останется около максимальной плотности, или 4 ° C 14 . Более мелкие озера могут повышать температуру гиполимниона до более чем 10 ° C. Эта температура может измениться только минимально, если вообще изменится, пока стратифицирована 14 .

Озера, которые полностью перемешиваются не реже одного раза в год, известны как голомиктические озера 14 . Есть шесть типов голомиктических озер, определения которых основаны на средней температуре и частоте совпадения температур 14 . Эти озера и их факторы разделения можно увидеть на следующей блок-схеме:

Блок-схема классификации озер Хатчинсона и Лоффлера на основе стратификации и моделей циркуляции.

Озера, которые не полностью перемешиваются, называются меромиктическими озерами. 14 .Эти озера имеют нижний слой, который остается изолированным в течение всего года. Этот нижний слой известен как монимолимнион и обычно отделен от коллективных слоев над ним (миксолимнион) галоклином (клин на основе солености) 31 . Меромиктические условия могут возникнуть в голомиктическом озере, когда необычные погодные условия заставляют озеро расслаиваться до того, как оно успевает полностью перемешаться. 14 .

Точки давления и температуры воды

Давление не влияет напрямую на температуру воды.Вместо этого он смещает точки замерзания, кипения и максимальной плотности. Температура, при которой происходит кипение и замерзание, сохраняется только на уровне моря 3 .

Давление может изменить температуру кипения воды.

Как указано в некоторых рецептах, время приготовления на больших высотах больше из-за сдвига точки кипения воды. Это связано с влиянием атмосферного давления. При более низком давлении (на большей высоте) вода закипит при более низкой температуре. С другой стороны, при более высоком давлении (например, в скороварке) вода закипает при более высокой температуре 34 .Атмосферное давление влияет не на температуру самой воды, а только на ее способность превращаться в пар, сдвигая кипение влево или вправо.

Давление также объясняет, почему лед образуется только на поверхности воды. По мере увеличения гидростатического давления точка замерзания понижается 30 . На больших высотах (более низкое давление) наблюдается небольшое повышение точки замерзания, но изменение давления недостаточно, чтобы существенно повлиять на точку 30 .

Какие факторы влияют на температуру воды?

На температуру воды могут влиять многие окружающие условия. Эти элементы включают солнечный свет / солнечное излучение, теплопередачу из атмосферы, слияние ручьев и мутность. Мелководные и поверхностные воды более подвержены влиянию этих факторов, чем глубоководные 37 .

Солнечный свет

Солнечное излучение оказывает наибольшее влияние на температуру воды.

Самый большой источник теплопередачи к температуре воды — солнечный свет 36 .Солнечный свет или солнечное излучение — это форма тепловой энергии 45 . Затем эта энергия передается поверхности воды в виде тепла, повышая температуру воды. Эта теплопередача обусловлена ​​относительно низким альбедо воды 44 . Альбедо — это определяемое качество способности поверхности отражать или поглощать солнечный свет. Низкое альбедо воды означает, что она поглощает больше энергии, чем отражает 44 . Результат — суточные колебания температуры воды в зависимости от количества солнечного света, получаемого водой.

Если водоем достаточно глубок, чтобы расслаиваться, солнечный свет будет передавать тепло только через световую зону (достигающую свет). Большая часть этой энергии (более половины) поглощается в первых 2 м воды 14 . Эта энергия будет продолжать поглощаться экспоненциально, пока свет не исчезнет. Фотическая зона различается по глубине, но может достигать 200 м в океанах 46 . Глубина фотической зоны зависит от количества твердых частиц и других светорассеивающих элементов, присутствующих в воде.Температура воды ниже фотической зоны обычно изменяется только при смешивании воды 37 . Таким образом, более мелкие водоемы нагреваются быстрее и достигают более высоких температур, чем более глубокие водоемы 1 .

Атмосфера

Реки могут казаться парящими зимой, когда более холодный воздух течет над более теплой водой. Фото: Энтони ДеЛоренцо через Flickr

Атмосферная теплопередача происходит на поверхности воды. Поскольку тепло всегда течет от более высокой температуры к более низкой температуре, эта передача может происходить в обоих направлениях 6 .Когда воздух холодный, теплая вода передает энергию воздуху и остывает. Это движение часто можно увидеть в виде тумана или «дымящейся» реки 14 . Если воздух горячий, холодная вода получит энергию и согреется. Степень этой передачи зависит от тепловой инерции и удельной теплоемкости воды 14 . Колебания температуры воды более постепенные, чем колебания температуры воздуха 14 .

Мутность

Мониторинг мутности во время проекта дноуглубительных работ на реке Пассаик.Мутность может повысить температуру воды.

Повышенная мутность также увеличивает температуру воды. Мутность — это количество взвешенных твердых частиц в воде. Эти взвешенные частицы поглощают тепло солнечного излучения более эффективно, чем вода 47 . Затем тепло передается от частиц к молекулам воды, повышая температуру окружающей воды 47 .

Confluence

Поскольку река впадает в озеро, это может влиять на температуру воды.Фото: Роберто Арая Баркхан через Wikimedia Commons

Подземные воды, ручьи и реки могут изменять температуру водоема, в который они впадают. Если родник или источник грунтовых вод холоднее реки, в которую он впадает, река станет прохладнее. Вспоминая правила теплопередачи (энергия течет от горячей к холодной), река теряет энергию более холодной воде, поскольку она ее нагревает 6 . Если приток большой или достаточно быстрый, равновесная температура воды будет близка к температуре притока 1 .Водотоки с ледниковым питанием будут охладить соединяющиеся реки вблизи источника потока, чем дальше вниз по течению 1 .

Техногенное влияние

Термическое загрязнение от городских и промышленных сточных вод может отрицательно сказаться на качестве воды. Фото: Вменков через Wikimedia Commons

Антропогенное воздействие на температуру воды включает тепловое загрязнение, сток, вырубку лесов и водохранилища.

Термическое загрязнение
Термическое загрязнение — это любой сброс, который резко изменит температуру природного источника воды 48 .Это загрязнение обычно происходит от городских или промышленных сточных вод 1 . Если температура слива значительно выше температуры естественной воды, это может отрицательно сказаться на качестве воды. Существует несколько серьезных последствий теплового загрязнения, включая снижение уровня растворенного кислорода, гибель рыбы и приток инвазивных видов 48 .

Сток с парковок и других непроницаемых поверхностей — еще одна форма теплового загрязнения. Вода, стекающая с этих поверхностей, поглощает большую часть их тепла и передает его ближайшему ручью или реке, повышая температуру до 9 .

Вырубка леса
Не только искусственные добавки могут повлиять на температуру воды. Вода, затененная растительностью и другими объектами, не будет поглощать столько тепла, как освещенная солнцем вода 14 . Когда деревья или прибрежные навесы удалены, водоем может стать необычно теплым, что изменит его естественный цикл и среду обитания 48 .

Водохранилища

Плотина Маккензи изменила характер температуры воды ниже по течению, что повлияло на поведение рыб, особенно на воспроизводство.

Водохранилища, такие как плотины, могут резко повлиять на циклы температуры воды. Хотя плотина напрямую не передает тепло воде, она может повлиять на естественные закономерности нагрева и охлаждения воды 9 . Действующая плотина без раздвижных ворот может изменить температуру воды ниже по течению от плотины, что может повлиять на поведение местного населения рыб.

Изменение температурного режима может повлиять на миграцию, нерест и вылупление местных видов рыб. 9 .Температурный режим изменится, если водохранилище расслоится, а сброс плотины будет слишком высоким или слишком низким, выпуская необычно холодную или необычно теплую воду в поток 9 .

Типичные температуры

Сезонные колебания температуры в США.

Температура воды может варьироваться от замороженного льда до почти кипящей, так что же определяет «типичную» температуру? Типичные температуры зависят от 1) типа водоема 2) глубины 3) сезона 4) широты 5) окружающей среды.Хотя конкретный водоем может иметь общую схему, которой он следует ежегодно, окончательной «типичной» температуры воды не существует. Даже конкретный водоем может отличаться из-за любого из этих источников; озеро может замерзнуть за одну зиму, но может не замерзнуть в следующем году из-за теплой зимы. Оба года он следует одной и той же схеме потепления и похолодания, но не достигает одинаковых температур. Любые «необычные» температуры следует рассматривать в контексте.

Реки и ручьи, как правило, подвержены более сильным и быстрым колебаниям температуры, чем озера и океаны. 14 .Точно так же широкие мелкие озера будут теплее, чем их более глубокие аналоги. Из-за изменения угла солнечной радиации и влияния атмосферной теплопередачи температура воды будет сезонно меняться 44 . Поскольку солнечная радиация более интенсивна вблизи экватора, вода на более низких широтах будет теплее, чем вода на более высоких широтах 44 . Затененные потоки не будут так подвержены влиянию солнечного излучения, как их открытые аналоги, и могут оставаться более прохладными. Водоемы, на которые оказывает влияние поток грунтовых вод или ледниковый поток, также будут более холодными 1 .

Температура океана также зависит от сезона, широты, глубины, океанских течений и конвекции. 51 . Поверхностные воды будут больше изменяться в зависимости от сезона и широты, чем более глубокие воды, и будут демонстрировать суточные (суточные) колебания из-за солнечной радиации и ветра 53 . Эти суточные колебания могут достигать 6 градусов Цельсия 53 . Из-за своих огромных размеров и высокой удельной теплоемкости воды океан имеет столь же большую теплоемкость 14 . Это означает, что колебания между сезонами или из-за необычных событий будут иметь лишь незначительное влияние. 51 .Исследования показали, что за последнее столетие океан нагрелся примерно на 0,1 градуса Цельсия 52 . Хотя это число кажется небольшим, оно довольно велико по сравнению с размером океана.

Температура поверхности моря в декабре 2013 года. Изображение предоставлено: JPL Regional Ocean Modeling System через NASA

Температура океана играет важную роль в атмосферных условиях во всем мире. Ураганы, циклоны, грозы и другие погодные явления могут образовываться в зависимости от температуры океана. 53 .Муссоны могут возникать при большой разнице температур между сушей и морем, вызывая циклические осадки и штормы 35 . Ураганы и циклоны развиваются над теплой водой, где тепло может быстро передаваться воздуху посредством конвекции 54 . Точно так же снег в виде озера и другие сильные осадки могут образовываться, когда холодный воздух течет над большим, более теплым водоемом 55 . Океан также взаимодействует с атмосферой, создавая явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья.Эль-Ниньо описывает потепление Тихого океана из-за отсутствия ветра, который изменяет глубину термоклина. Это потепление, в свою очередь, влияет на погодные и температурные режимы по всему миру 35 . Ла-Нинья — это противоположное состояние океана, где температура ниже нормы, как правило, с обратным воздействием на погоду. 35 . Эти события нерегулярны, происходят каждые 2-7 лет. Они могут длиться от 9 месяцев до пары лет, в зависимости от силы эпизода 35 .

На этих картах показаны колебания температуры поверхности на Тихоокеанском экваторе. В условиях Ла-Ниньо полоса холодной воды выталкивается на запад вдоль экватора, в то время как в условиях Эль-Ниньо преобладают теплые температуры. Кредит изображения: Дай МакКлург, проект TAO через NOAA

Уникальные условия

Бассейн утренней славы в национальном парке Йеллоустоун является примером горячего источника. Фото: Джон Салливан

Есть несколько водоемов с уникальными уровнями температуры.Наиболее известные примеры — горячие источники. Горячие источники, также известные как гидротермальные источники, питаются подземными водами, которые значительно теплее, чем другие потоки 50 . Эти уникальные воды согреваются геотермальным теплом. Этот перенос тепла может происходить от потоков грунтовых вод, которые уходят достаточно глубоко в земную кору или которые вступают в контакт с магмой в вулканических зонах 50 . Горячие источники остаются намного теплее, чем температура окружающей среды, а некоторые вулканические горячие источники даже достигают температуры кипения 50 .

Другими уникальными водными объектами являются гелиотермические озера. Эти озера обычно являются солеными, меромиктическими озерами, что означает, что когда они расслаиваются, только верхний слой воды будет смешиваться. 14 . Как обсуждалось в разделе стратификации, слои разделены галоклином, при этом миксолимнион остается довольно свежим, а нижний монимолимнион содержит более высокую концентрацию соли 14 . Когда это расслоение попадает в фотическую зону, происходят необычные события.Солнечный свет, достигающий монимолимниона, нагревает воду. Это тепло не может уйти, потому что плотность нижнего слоя солевого раствора не сильно зависит от повышения температуры 14 . В результате образуется тепловая ловушка в галоклине, где температура может легко достигать 50 ° C и выше 14 . Горячее озеро в Вашингтоне является одним из примеров гелиотермического озера, где галоклин остается около 30 ° C, даже когда озеро покрыто льдом 14 .

Последствия необычных уровней

Максимально рекомендуемые уровни температуры для различных видов рыб на разных этапах жизни.

Слишком теплая вода обычно считается более опасной для водных организмов, чем холодная вода. Однако оба могут влиять на рост, переносимость болезней и выживаемость. 8 . Слишком холодная вода влияет на биологические процессы и скорость метаболизма водных организмов 14 . С другой стороны, слишком теплая вода может вызвать чрезмерную частоту дыхания и стресс у рыб. Теплая вода также не может удерживать столько растворенного кислорода, как холодная вода, поэтому меньше кислорода доступно для поглощения организмами 14 .У каждого вида рыб свой диапазон комфорта. Температура за пределами этого диапазона может быть вредна для роста и выживания. Лосось и форель предпочитают плавать в более холодных реках, в то время как большеротый и малоротый окунь переносят гораздо более теплые воды как для роста, так и для нереста. 8 .

Важность мониторинга

Итак, как определить качество воды по температуре? EPA и некоторые штаты, включая Аляску, Айдахо, Орегон и Вашингтон, рекомендовали максимальные сезонные и региональные температуры 49 .В других штатах числовое значение отсутствует, и вместо этого указывается «отсутствие измеримых отличий от естественных условий» 1 . Это ставит во главу угла тщательный и долгосрочный мониторинг. Чем больше исторических данных доступно, тем больше аномальных колебаний можно обнаружить и устранить. Если озеро, которое обычно стратифицируется год за годом около 20 ° C и 8 ° C в эпилимнионе и гиполимнионе, начинает показывать 23 ° C и 17 ° C соответственно, оно может стать эвтрофным (богатым питательными веществами, часто гипоксическим) из-за сельскохозяйственных стоков 1 .

Влияние температуры воды на множество других параметров делает ее тонким, но жизненно важным фактором при определении качества воды.

Что такое единицы?

Наиболее распространенные температурные шкалы: Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.

Поскольку температура измеряет тепловую энергию, были разработаны шкалы, показывающие значения температуры относительно других значений. Сегодня температура воды обычно измеряется по одной из трех шкал: Цельсия, Фаренгейта или Кельвина 2 .При использовании шкалы Цельсия или Фаренгейта температура измеряется в градусах. По шкале Кельвина единицей измерения является кельвин, но это та же величина, что и градус Цельсия 2 . Из-за универсального использования температура воды обычно указывается по шкале Цельсия 1 .

Шкалы Фаренгейта и Цельсия определяются градусами замерзания и кипения воды. 3 . Шкала Цельсия также называется шкалой Цельсия, потому что существует интервал 100 градусов между двумя определенными точками (замерзание и кипение воды) 2 .Шкала Кельвина основана на теоретической точке абсолютного нуля 2 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *