Термоскоп своими руками 5 класс

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Наш проект живет и развивается для тех, кто ищет ответы на свои вопросы и стремится не потеряться в бушующем море зачастую бесполезной информации. На этой странице мы рассказали (а точнее - показали :) вам Как сделать термоскоп в домашних условиях . Кроме этого, мы нашли и добавили для вас тысячи других видеороликов, способных ответить, кажется, на любой ваш вопрос. Однако, если на сайте все же не оказалось интересующей информации - напишите нам, мы подготовим ее для вас и добавим на наш сайт!
Если вам не сложно - оставьте, пожалуйста, свой отзыв, насколько полной и полезной была размещенная на нашем сайте информация о том, Как сделать термоскоп в домашних условиях .

В последние годы российские электронщики добились серьезных успехов в качестве разработок. Можно смело утверждать, что схемотехника и идеи, заложенные во многие изделия, не только не отстают, но порой опережают те, коими могут похвалиться их западные аналоги. Сложнее обстоит вопрос с технологией монтажа изделий, которая должна гарантировать надежность, конкурентоспособность и низкую себестоимость выпускаемой продукции. Поэтому все большее число специалистов переходят к технологии поверхностного монтажа (SMD). Наряду с очевидными преимуществами технология SMD таит в себе и ряд подводных камней. При переходе на SMD требуется одновременное внедрение нескольких видов нового технологического оборудования, которое, как правило, ввозится из-за рубежа и дорого стоит.

обеспечивать легкую настройку на требуемый термопрофиль;
иметь высокую равномерность температуры во всей зоне нагрева;
поддерживать хорошую повторяемость термоциклов;
иметь на борту блок регистрации реального термопрофиля с датчика температуры, установленного непосредственно на печатной плате.

Печи, удовлетворяющие этим условиям, по российским меркам стоят изрядных денег, поэтому соблазн сэкономить на начальном этапе внедрения в дальнейшем может породить ряд проблем, решение которых потребует дополнительных ассигнований.

Поскольку соответствие печи первым трем условиям можно проверить только при наличии встроенного или автономного блока, обеспечивающего выполнение четвертого условия, а также путем опытной эксплуатации, то коллективом нашей фирмы была осуществлена попытка разработать инструментальное средство, позволяющее регистрировать упомянутый термопрофиль.

Рис. 1

В качестве датчиков в приборе использованы высококачественные платиновые терморезисторы с характеристикой зависимости сопротивления от температуры, соответствующей стандарту DIN EN 60751, class B. Малые габариты датчиков (10Ѕ2Ѕ0,5 мм), соизмеримые с размерами SMD компонентов, и их способность быстро нагреваться до температуры соприкасающегося тела позволяют с минимальными погрешностями проводить измерения термопрофилей в реальном времени (рис. 2).

Рис. 2

Автономный режим

В этом режиме измерение температуры производится по всем трем каналам с периодом 1,5 с. Все измеренные температуры одновременно отображаются на встроенном дисплее.

для контроля технологического оборудования, поддерживающего различные тепловые режимы;
для измерения температуры твердых тел, жидких и газовых сред;
для калибровки и контроля температуры жала паяльников и газовых потоков термофенов.

Специально для контроля температуры жала паяльников и газовых термофенов предназначен специальный адаптер, в который устанавливается один из термодатчиков (рис. 3).

Рис. 3

Режим построения термопрофилей

Процесс получения термопрофилей достаточно прост. Сначала необходимо правильно установить все три термодатчика на печатную плату. Для удобства крепления термодатчиков прилагается специальный крепежный штатив, позволяющий устанавливать датчики на платы практически любых размеров в интересующих точках и фиксировать сигнальные провода (рис. 4).

Рис. 4

После крепления датчиков следует поместить печатную плату в установку для групповой пайки, например, в конвейерную печь, и запустить программу на измерительный цикл. Результат можно наблюдать в графической форме на экране в виде трех кривых различного цвета.

Основные возможности программы построения термопрофилей:

На рис. 5 показана копия экрана компьютера после измерения температурной динамики жал паяльников различных паяльных станций. При тестировании регуляторы температуры были установлены на одинаковые температуры. Измерения проводились с помощью измерительных адаптеров.

Рис. 5

Измеренные данные, записанные на диск, в дальнейшем можно обработать и построить графики в программе Microsoft Excel с помощью специального макроса, входящего в комплект. На рис. 6 показан такой график температурного профиля печатной платы при ее прохождении через нагревательную камеру конвейерной печи, полученный измерением в трех точках.

Рис. 6

Дополнительные возможности

К прибору прилагается еще одна программа, предназначенная для его калибровки или для точного измерения температуры медленно протекающих термических процессов. Она позволяет одновременно наблюдать две шкалы для каждого канала. На первой отображаются мгновенные изменения температуры, а на второй скользящее среднее значение температуры, вычисленное по N измерениям.

Температура тела – один из важнейших показателей, который свидетельствует о состоянии организма. В современной медицине измерение температуры является элементарным действием. Да и каждый человек способен сделать это в домашних условиях, благодаря наличию простейших термометров. Но до определенного момента термометров не существовало. Как же в таком случае определяли температуру тела в прошлом?

История изобретения термометра

Единого изобретателя данного прибора установить сложно. Дело в том, что в одно и то же время несколько ученых пытались создать приспособление, которое позволит узнавать температуру тела человека, воздуха, воды и грунта. Это заслуга таких известных людей, как Галилео Галилей, Санторио, Роберт Фладд, лорд Бэкон, Саломон де Косс и других.

Самое первое упоминание о создании прибора связано с Галилеем. Он не описывал термометр в своих трудах, однако ученики физика подтвердили, что еще в 1597 году он создал прототип современного термометра – термоскоп. Принцип работы его был практически таким же, но вместо ртути использовались вода и воздух.

Стеклянную трубку с шариком вверху помещали в сосуд с водой. При нагревании жидкость поднималась вверх по трубке за счет расширения воздуха. При охлаждении – вода опускалась вниз.

В ртутных термометрах, например, нагревание способствовало расширению ртути. У изобретения Галилея не было шкалы, поэтому о температуре можно было судить лишь субъективно. Кроме того, он не ставил перед собой задачу изобрести именно медицинский термометр.

Термометр с отметками, который можно было использовать в медицинских целях, разработал в 1626 году Санторио – итальянский врач, занимающийся анатомией и физиологией. Однако его прибор был чрезвычайно габаритным – настолько большим, что его можно было устанавливать только на улице.

Попытки других ученых заканчивались примерно таким же успехом. Их изобретения объединяло одно – показания были ненадежными. Они содержали воздух, и температура зависела от атмосферного давления.

Казалось бы, проблему можно решить водой, но при низкой температуре она замерзала и прибор лопался. Тогда изобретатели догадались использовать спирт. Конечно, это был еще не окончательный вариант, но вполне пригодный для использования прибор. Оставалось лишь определиться со шкалой.

Наиболее оптимальным оказалось решение Фаренгейта, в честь которого потом и назвали температурную шкалу. Также именно Фаренгейт предпочел использовать ртуть. В его шкале было три базовых отметки: 0, 32 и 212 градусов, которые соответствовали температурам определенных смесей, а также кипения воды.

Интересный факт : за термометр современного типа с привычной шкалой весь мир может поблагодарить Андерса Цельсия – шведского астронома. В 1842 он предложил свою шкалу. В ней есть две точки – температура кипения (100 градусов) и замерзания (0 градусов) воды.

Измерение температуры без термометра

Стоит отметить, что медицина прошлого уделяла минимум внимания диагностике. Врачи не стремились проводить обследования, брать и изучать анализы, измерять температуру у пациентов. Термометрия считалась бесполезным занятием. Несмотря на то, что первые прототипы термометров появились еще в 16-м веке, на протяжении многих лет никто не использовал их в медицинских целях.

Врачи этой эпохи руководствовались лишь минимальным осмотром. Они измеряли пульс, исследовали общее состояние пациентов, интересовались их самочувствием и историей болезни – опять-таки со слов больных. Если и пытались измерить температуру, то лишь приложив руку ко лбу пациента. На основании полученных данных ставили диагнозы и назначали лечение.

Несмотря на возникновение термометра, его еще не скоро начали применять в медицине. Например, существуют данные о том, что даже в конце 19-го века некоторые врачи относились к термометрии отрицательно. Кто-то считал использование приборов слишком сложным, а кто-то был уверен в том, что настоящему доктору не нужны точные числовые данные.

Короткий ответ

Первые термометры появились в 16 веке. Они имели массу недостатков, но послужили прототипом для современных устройств. Единого изобретателя термометра нет, но появление прибора связывают со знаменитыми учеными: Галилео Галилеем, Санторио, Робертом Фладдом, лордом Бэконом, Саломоном де Коссом и другими. Все они внесли определенный вклад в создание термометра. Однако в медицине его использовать не торопились вплоть до 20 века. Термометрия считалась сложным и ненужным процессом. При необходимости температуру тела измеряли на ощупь – приложив руку ко лбу пациента.

№ слайда 1

Температура и термометры Материал к уроку физики

№ слайда 2

Температура - физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. В равновесном состоянии температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы.

№ слайда 3

Возьмём три глубокие чашки, в одной из которых будет очень холодная вода, в другой горячая, а в третьей вода из графина, длительное время стоявшего в комнате. Подержим некоторое время одну руку в горячей воде, а другую – в холодной. После этого опустим обе руки в тарелку с водой из графина. Почувствуем, что одна и та же вода для одной руки будет теплее, чем для другой. Этот опыт показывает, что ощущение тепла может быть обманчивым, и с помощью чувств нельзя достоверно определить температуру тела.Здесь нам на помощь приходит специальный прибор – термометр. При изменении температуры тела изменяется какое-либо его свойство, например, объём. На этом и основано действие термометра.

№ слайда 4

В конце XIX века было установлено: температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы и интенсивность теплового движения ее частиц. При этом было доказано, что:при контакте тел с разной температурой энергия всегда переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой;все тела, находящиеся в тепловом равновесии друг с другом, имеют одинаковую температуру.

№ слайда 5

№ слайда 6

Термоскоп Галилея История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом. Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух.

№ слайда 7

Термоскоп Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него еще не было.

№ слайда 8

№ слайда 9

Первый жидкостный термометр В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании, - теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров. На тот момент показания приборов еще не согласовывались друг с другом, поскольку никакой конкретной системы при градуировке шкал не учитывалось.

№ слайда 10

№ слайда 11

№ слайда 12

Крайние точки шкалы В 1694 году Карло Ренальдини предложил принять в качестве двух крайних точек температуру таяния льда и температуру кипения воды.

№ слайда 13

Термометр Фаренгейта Решающее усовершенствование конструкции термометра произвел немец Габриэль Даниэль Фаренгейт (1686. 1736), воспользовавшийся идеей Олафа Ремера. Фаренгейт изготовлял ртутные и спиртовые термометры той формы, которая применяется и сейчас. Успех его термометров следует искать во введенном им новом методе очищения ртути; кроме того, перед запаиванием он кипятил жидкость в трубке.

№ слайда 14

Шкала Фаренгейта В 1714 году Д. Г. Фаренгейт изготовил ртутный термометр. На шкале он обозначил три фиксированные точки: нижняя, 32 °F - температура замерзания солевого раствора, 96 ° - температура тела человека, верхняя 212 ° F - температура кипения воды. Термометром Фаренгейта пользовались в англоязычных странах вплоть до 70-х годов 20 века, а в США пользуются и до сих пор.

№ слайда 15

Шкала Реомюра Рене Антуан Фершо де Реомюр (1683. 1757) не одобрял применения ртути в термометрах вследствие малого коэффициента расширения ртути. В 1730 г. он предложил применять в термометрах спирт и ввел шкалу, построенную не произвольным образом, как шкала Фаренгейта, а в соответствии с тепловым расширением спирта. Он делал опыты со спиртовым термометром и пришел к выводу, что шкала может быть построена в соответствии с тепловым расширением спирта. Установив, что применяемый им спирт, смешанный с водой в пропорции 5:1, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, ученый предложил использовать шкалу от 0 до 80 градусов. Приняв за 0 ° температуру таяния льда, а за 80 ° температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

№ слайда 16

Шкала Цельсия В 1742 году шведский ученый Андрес Цельсий предложил шкалу для ртутного термометра, в которой промежуток между крайними точками был разделен на 100 градусов. При этом сначала температура кипения воды была обозначена как 0 °, а температура таяния льда как 100 °. Однако в таком виде шкала оказалась не очень удобной, и позднее астрономом М. Штремером и ботаником К. Линнеем было принято решение поменять крайние точки местами.

№ слайда 17

М. В. Ломоносовым был предложен жидкостный термометр, имеющий шкалу со 150 делениями от точки плавления льда до точки кипения воды. Шкала Ломоносова

№ слайда 18

Шкала Кельвина В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой прекращается тепловое движение молекул. По Цельсию это -273,15 °С.

№ слайда 19

Связь между температурой по Цельсию с температурой по Кельвину и по Фаренгейту

№ слайда 21

№ слайда 22

Читайте также: