灯泡温度计
这灯泡温度计是您可能长大的常见玻璃温度计。温度计包含某种类型的流体,通常是汞。
灯泡温度计依赖于一个简单的原理液体相对于温度改变其体积。当液体变冷时,液体在温暖时会占用更少的空间(同一主要的气体作品,是热气球的基础 - 有关更多信息,请参阅热气球如何工作)。
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您可能每天都使用液体,但可能不会注意到诸如水,牛奶和食用油之类的东西随着温度的变化而占用或多或少的空间。在这些情况下,体积的变化相当小。所有灯泡温度计都相当使用大灯泡和狭窄的管加强音量的变化。您可以通过从头开始制作自己的灯泡温度计来亲自看到这一点。这是您需要的:
- 带有水密盖的玻璃罐或瓶子- 盖子应该是螺丝钉,由金属或塑料制成。我使用了一个48盎司的苹果果汁罐。罐子需要是玻璃,以使其形状在挤压时不会改变。
- 钻或锤子和大指甲
- 一些愚蠢的油灰,水管工油灰,填缝或咀嚼口香糖
- 喝吸管-8或10英寸(约23厘米)长,越细,最好清晰
- 一些食用色素(不需要)
使您的温度计:
- 在罐子的盖子上钻或打孔。该孔应尽可能接近稻草的直径。
- 将稻草的末端插入孔中,然后密封在孔周围带有愚蠢的腻子在盖子的内部和外部。完成后,应该看起来像这样:
- 用冷水装满罐子。您可以通过用水填充并将其留在冰箱一夜之间,或者通过在投手中制作一些冰水,然后将冰水倒入罐子中(在此过程中拧紧冰 - 您想要的只是罐子里的水)。如果需要的话,添加食用色素并摇动。将罐子放在桌子上以保持稳定状态 - 您希望将罐子充满冷水,尽可能饱满。
- 将盖子放在罐子上如上图所示。当您拧上帽子时,一点水可能会溢出侧面,在稻草中可能会看到一点水。没关系。
- 将罐子放入厨房水槽中,插入水槽并运行热水进入水槽,直到水槽大约一半。观看稻草中液体的水平,将会发生非常不寻常的事情:您会看到罐子中的水在眼前膨胀!随着罐子中的水变暖,它将膨胀并升起吸管。这种扩张每天都会发生,但是我们并没有真正注意到它,因为扩张的量相当小。在这里,因为我们已经将膨胀的水置于狭窄的稻草中,所以更明显。我们实际上可以看到它正在发生。
您创建的是一个简单的灯泡温度计。而且效果很好。如果你愿意校准它可以准确地告诉您温度。但是,该特定温度计有一些问题:
- 由于工作流体是水,因此无法测量低于32度f / 0摄氏度的温度(水会冻结)。它也无法测量高于212度f / 100度C的温度(水会沸腾)。
- 由于“灯泡”(罐子)太大,因此温度计达到与所测量的物体相同的温度需要很长时间 - 也许一个小时。
- 由于管的顶部是打开的,因此水会蒸发并捡起灰尘和碎屑。
密封汞在一个小玻璃温度计中,可以解决这些问题。灯泡的小尺寸意味着灯泡非常快速地达到其测量的温度,并且在这种温度计中的管子是微切的。汞还避免了与水有关的冷冻和沸腾问题。
你怎么校准温度计?使用了两个常见量表:
- 华氏量表- 丹尼尔·华氏菌(Daniel Wahrenheit)任意决定将水的冰点和沸点隔开180度,他将冰点固定在32度。因此,他制作了一个温度计,将其粘在冷冻水中,并将玻璃上汞的水平标记为32度。然后,他将相同的温度计在沸水中插入,并将汞的水平标记为212度。然后,他在这两个分之间放置了180个均匀的分数。
- 摄氏量表- 安德斯·塞尔西乌斯(Anders Celsius)任意决定将水的冰点和沸点隔开100度,他将水的冰点固定在100度。(后来他的秤倒了,因此水的沸点变成100度,冰点变为0度。)
如您所见,我们通常使用的温度尺度是完全任意的!如果您愿意,您可以提出自己的规模。冰点和沸点的水很不错,因为它们很容易复制,但是没有话可以说您不能使用其他刻度。
双金属带温度计
灯泡温度计非常适合准确测量温度,但是当目标是控制温度时,它们很难使用。这双金条条温度计,因为它是由金属制成的,因此擅长控制物品。
双金属带温度计背后的原理取决于这样一个事实当它们热身时,不同的金属以不同的速度扩展。通过将两种不同的金属粘结在一起,您可以制作一个可以承受相当高温的简单电气控制器。这种控制器通常在烤箱中找到。这是一般布局:
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两种金属构成双金属条(因此名称)。在此图中,如果设备在烤箱中使用,则将选择绿色金属比蓝色金属更快。在一个冰箱,您将使用相反的设置,以便随着温度升高,蓝色金属的膨胀速度比绿色金属快。这导致条纹弯曲向上,进行接触,以使电流可以流动。通过调节条带和接触之间的间隙的大小,您可以控制温度。
您经常会发现长双金属条盘绕进入螺旋。这是后院表盘温度计的典型布局。通过盘绕一条很长的条带,它对温度变化的敏感变得更加敏感。在炉子恒温器中,使用了相同的技术和水星开关连接到线圈。开关打开和关闭炉子。
电子温度计
现在,用电子设备测量温度是常见的。最常见的传感器是热路线(或热敏电阻)。
此设备更改其反抗温度变化。计算机或其他电路测量电阻并将其转换为温度,以显示它或决定打开或关闭某些东西。如果您想构建自己的电子温度计,请查看微控制器的工作方式。
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