อุณหพลศาสตร์ ของ เครื่องมือวัด

ในสาขาอุณหพลศาสตร์สิ่งที่จะต้องพิจารณาส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ มีคุณสมบัติด้านความร้อนสองอย่างที่แตกต่างกันคือ 1. ศักย์ความร้อน หรืออุณหภูมิ ตัวอย่างเช่นถ่านหินที่กำลังลุกใหม้มีคุณภาพด้านความร้อนที่แตกต่างกว่าถ่านหินที่ไม่ได้ลุกใหม้

และ 2. คุณสมบัติที่คล้ายสสาร หรือ เอนโทรปี; ตัวอย่างเช่น: ถ่านหินลุกใหม้หนึ่งก้อนจะไม่ทำให้น้ำหนึ่งหม้อร้อนได้ แต่ร้อยก้อนจะทำได้

พลังงานในอุณหพลศาสตร์สามารถคำนวณได้โดยการคูณศักย์ความร้อนกับปริมาณของเอนโทรปีพบได้ที่ศักย์นั้น: หรืออุณหภูมิคูณเอนโทรปี

เอนโทรปีสามารถสร้างขึ้นได้โดยแรงเสียดทาน แต่ไม่สามารถกำจัดให้หมดไปได้

ปริมาณของสาร (หรือ โมล)

เป็นปริมาณทางกายภาพที่ใช้ในสาขาเคมี มันมักจะถูกกำหนดโดยทางอ้อม ถ้าเรารู้มวลและชนืดของสารของตัวอย่าง ดังนั้น มวลอะตอม หรือ มวลโมเลกุล (นำมาจากตารางธาตุ, มวลที่วัดได้จาก เครื่องวัดมวลสาร (อังกฤษ: mass spectrometry)) ทำให้เราสามารถหาค่าปริมาณของสารได้โดยตรง ดูเพิ่มเติมในบทความเกี่ยวกับ โมล ถ้าค่าโมลถูกกำหนดให้ ปริมาณของสารตัวอย่างอาจถูกกำหนดโดยการวัดปริมาตร, มวลหรือความเข้มข้น ดูเพิ่มเติมหัวข้อย่อยด้านล่างเกี่ยวกับการวัดค่าจุดเดือด

อุณหภูมิ

  • Electromagnetic spectroscopy
  • Galileo thermometer
  • Gas thermometer หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับปริมาตรหรือความดันของแก๊ส (กฏของแก๊ส)
  • Liquid crystal thermometer
  • liquid thermometer หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับปริมาตรของของเหลว (สัมประสิทธ์ของการขยายตัวของความร้อน)
  • Pyranometer หลักการ: ความหนาแน่นของฟลักซ์รังสีที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์จะสัมพันธ์กับอุณหภูมิพื้นผิว (Stefan–Boltzmann law)
  • Pyrometers หลักการ: ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความเข้มของสเปกตรัมของแสง (กฎของ Planck) นั่นคือสีของแสงจะสัมพันธ์กับอุณหภูมิของแหล่งที่มาของมัน มีช่วง: จากประมาณ -50°C ถึง +4000 °C, หมายเหตุ: การวัดการแผ่รังสีความร้อน (แทนที่จะเป็นการนำความร้อนหรือการพาความร้อน) หมายถึง: ไม่มีความจำเป็นที่จะต้องมีการสัมผัสทางกายภาพในการวัดอุณหภูมิ (pyrometry) นอกจากนี้พึงสังเกตุถึง: ความคมชัด (ภาพ) ของพื้นที่ความร้อนที่พบใน Thermogr​​aphy
  • Resistance thermometer หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความต้านทานไฟฟ้าของโลหะ (แพลตินัม) (ความต้านทานไฟฟ้า), ช่วง: 10 ถึง 1,000 เคลวิน, การประยุกต์ใช้ในทางฟิสิกส์และอุตสาหกรรม
  • solid thermometer หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความยาวของ (ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวของความร้อน) แบบของแข็ง
  • เทอร์มิสเตอร์ หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความต้านทานไฟฟ้าของเซรามิกหรือโพลิเมอร์, ช่วง: จากประมาณ 0.01 ถึง 2,000 เคลวิน (-273.14 ถึง 1,700 °C)
  • คู่ควบความร้อน หลักการ: ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของรอยต่อโลหะ (Seebeck effect), ช่วง: จากประมาณ -200 °C ถึง 1,350 °C
  • เทอร์มอมิเตอร์
  • Thermopile คือชุดของคู่ควบความร้อนที่เชื่อมต่อกัน
  • Triple Point cell ใช้สำหรับการสอบเทียบเทอร์มอมิเตอร์

เทคโนโลยีการถ่ายภาพ

ดูเพิ่มเติม การวัดอุณหภูมิ เทคนิคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องอาจจะเห็นวิธีการวิเคราะห์ความร้อนในสาขา วัสดุศาสตร์

สำหรับช่วงของค่าอุณหภูมิค่า ดู: ปริมาณเป็นเลขยกกำลังของอุณหภูมิ (อังกฤษ: Orders of magnitude (temperature))

พลังงานที่นำพาโดย เอนโทรปี หรือ พลังงานความร้อน

เครื่องวัด แคลอรีมิเตอร์ แบบแอคทีฟที่ขาดอุปกรณ์วัดอุณหภูมิ

นี่รวมถึงค่าการเก็บประจุแบบความร้อน (อังกฤษ: thermal capacitance) หรือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของพลังงาน, พลังงานปฏิกิริยา, การไหลของความร้อน ...

แคลอรีมิเตอร์จะเรียกว่าเป็นแบบพาสซีฟถ้ามันถูกใช้เพื่อวัดพลังงานที่เกิดขึ้นใหม่ที่นำพามาโดยเอนโทรปี เช่นจากปฏิกิริยาทางเคมี

แคลอรีมิเตอร์จะเรียกว่าเป็นแบบแอคทีฟหรือแบบร้อนถ้ามันให้ความร้อนกับตัวอย่างหรือทำการ reformulated: คือถ้ามันถูกใช้เพื่อเติมเต็มตัวอย่างด้วยจำนวนที่กำหนดของเอนโทรปี

ดูเพิ่มเติม: แคลอรีมิเตอร์

เอนโทรปี

เอนโทรปี สามารถเข้าถึงได้ทางอ้อมโดยการวัดพลังงานและอุณหภูมิ

การถ่ายโอนเอนโทรปี

ค่าพลังงานจากเครื่องแคลอรีมิเตอร์แบบเปลี่ยนเฟสหารด้วยอุณหภูมิสัมบูรณ์จะได้เอนโทรปีที่มีการแลกเปลี่ยน การเปลี่ยนเฟสจะไม่มีการผลิตเอนโทรปีแต่จะเสนอตัวมันเองว่าเป็นแนวคิดที่ใช้วัดเอนโทรปี ดังนั้นค่าเอนโทรปีจะเกิดขึ้นทางอ้อมโดยการประมวลผลการวัดพลังงานที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้ โดยไม่มีการผลิตเอนโทรปี

เนื้อหาของเอนโทรปี

ชิ้นตัวอย่างจะถูกระบายความร้อนลงไปจน (เกือบ) ถึงศูนย์สัมบูรณ์ (เช่นโดยการจุ่มตัวอย่างลงในฮีเลียมเหลว) ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ตัวอย่างใด ๆ จะถือว่าไม่มีเอนโทรปี (ดู กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) จากนั้นจะใช้แคลอรีมืเตอร์ประเภทแอคทีฟสองตัวเพื่อเติมตัวอย่างด้วยเอนโทรปีจนกระทั่งถึงอุณหภูมิที่ต้องการ: (ดูเพิ่มเติม ฐานข้อมูลทางอุณหพลศาสตร์สำหรับสารบริสุทธิ์)

การผลิตเอนโทรปี

กระบวนการที่ถ่ายโอนพลังงานจากพาหะที่ไม่ใช้ความร้อนไปเป็นความร้อนเหมือนตัวพาหะจะผลิตเอนโทรปีออกมา (ตัวอย่าง: แรงเสียดทานจากเครื่องกล/ไฟฟ้า, ที่จัดตั้งขึ้นโดย เบนจามิน ทอมป์สัน) เอนโทรปีที่ผลิตขึ้นหรือความร้อนจะถูกวัด (การวัดแคลอรี) หรือพลังงานที่ถูกถ่านโอนของพาหะที่ไม่ใชัความร้อนอาจถูกวัดได้

  • แคลอรีมิเตอร์
  • อุปกรณ์ใด ๆ สำหรับวัดการทำงานซึ่งในที่สุดจะถูกแปลงให้เป็นความร้อนและอุณหภูมิห้อง

เอนโทรปีที่ลดอุณหภูมิของมันลงได้โดยไม่สูญเสียพลังงานจะผลิตเอนโทรปี (ตัวอย่าง: การนำความร้อนในก้านแยก; "แรงเสียดทานความร้อน")

  • แคลอรีมิเตอร์

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของพลังงาน หรือ "ความจุความร้อน"

เมื่อพูดถึงตัวอย่างที่กำหนดให้ ปัจจัยของสัดส่วนของมันจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและพลังงานที่นำพาโดยความร้อน ถ้าตัวอย่างนั้นเป็นแก๊ส ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอยู่กับการวัดที่ปริมาณคงที่หรือที่ความดันคงที่ (ในการตั้งคำศัพท์ในหัวเรื่องได้บ่งชี้ว่าการใช้ความร้อนอย่างคลาสสิกได้กีดกันมันจากการมีคุณสมบัติที่เหมือนสาร (อังกฤษ: substance-like properties))

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของพลังงาน จำเพาะ หรือ "ความร้อนจำเพาะ"

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของพลังงานหารด้วยปริมาณที่เหมือนสาร (ปริมาณของสาร, มวล, ปริมาตร) ที่ใช้อธิบายตัวอย่างนั้น มักจะคำนวณได้จากการวัดโดยการแบ่งส่วนหรือสามารถวัดได้โดยตรงโดยใช้จำนวนหน่วยของตัวอย่างนั้น

สำหรับช่วงของความจุความร้อนจำเพาะ ดู: ขนาดที่เป็นเลขยกกำลัง (ความจุความร้อนจำเพาะ) (อังกฤษ: Orders of magnitude (specific heat capacity))

ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวของความร้อน

จุดหลอมเหลว (ของของแข็ง)

Thiele tube

จุดเดือด (ของของเหลว)

ดูเพิ่มเติม การวิเคราะห์ความร้อน, ความร้อน

ใกล้เคียง

เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันเป็นที่เชิดชูยิ่งช้างเผือก เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันมีเกียรติยศยิ่งมงกุฎไทย เครื่องราชอิสริยาภรณ์ไทย เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันมีศักดิ์รามาธิบดี เครื่องราชอิสริยาภรณ์จุลจอมเกล้า เครื่องบินขับไล่ เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันเป็นที่สรรเสริญยิ่งดิเรกคุณาภรณ์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องคิดเลข เครื่องขัตติยราชอิสริยาภรณ์อันมีเกียรติคุณรุ่งเรืองยิ่งมหาจักรีบรมราชวงศ์

แหล่งที่มา

WikiPedia: เครื่องมือวัด http://link.springer.com/article/10.1023/A:1023691... http://www.tandfonline.com/doi/citedby/10.1080/000... //doi.org/10.1023%2FA:1023691917565 //doi.org/10.1126%2Fscience.120.3121.15A http://science.sciencemag.org/content/120/3121/15A... https://books.google.com/books?id=AAf8sk_v2SEC&pg=... https://books.google.com/books?id=gIOK5EUm5ysC&pg=... https://books.google.com/books?id=nny8OoQCZCoC&pg=... https://www.powermeterline.com/ https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:%E0%B9...