Haroratni o‘lchash usullari

Haroratni o‘lchash usullari
Qandaydir bir jismning harorat qiymatini aniqlash uchun harorat etalonini
tanlash kerak, ya’ni muvozanatdagi va etarli darajada oson tiklanuvchi ma’lum bir
sharoitlarda, aniq bir qiymatdagi haroratga ega bo‘lgan jism. Haroratni ushbu
qiymatlari haroratni o‘ziga xos shkalasida reper nuqta bo‘lib hisoblanadi.
Haroratni shkalasi - u yoki bu jismning haroratini miqdoriy aniqlashga imkon
beruvchi, harorat qiymatlarini tartiblashtirilgan ketma-ketligidir. Haroratni
shkalasi bilvosita o‘lchash usuli orqali haroratga bog‘liq biron-bir fizik parametrni
to‘g‘ridan-to‘g‘ri o‘lchash yo‘li bilan jismni haroratini aniqlashga imkon beradi.
Ko‘pgina hollarda, harorat shkalasini olishda suvni xususiyatlaridan
foydalaniladi. Me’yordagi atmosfera bosimida muzni erish va suvni qaynash
nuqtasi zamonaviy harorat shkalalarida, reper nuqtalar sifatida tanlanadi va bu
haroratni o‘lchash usullari Anders Selsiy (1701 - 1744), Rene Antuan Fersho
Reomyur (1683 - 1757), Daniel Gabriel Farengeytlar (1686 - 1736) tomonidan
taklif etilgan. Farengeyt tomonidan hozirgi vaqtda ham keng miqyosda
qo‘llaniladigan spirtli va simobli termometrlar yaratilgan. Reomyur va
Farengeytlarning harorat shkalalaridan hozirgi vaqtda AQSH, Buyuk Britniya va
boshqa mamlakatlarda qo‘llaniladi.
16
1742 yilda kiritilgan, normal atmosfera bosimida (1 atm yoki 101 325 Pa)
suvni muzlash va suvni qaynash nuqtalari haroratlari oralig‘ini yuzta teng qismga
ajratishni taklif qilgan Selsiyni harorat shkalasidan bugunga kelib ham keng
miqyosda foydalanilmoqda. Selsiy shkalasidagi bir daraja bir kelvinga teng kabi
hisoblanadi (quyiga qarang). Bunda muzni erish harorati 0
o
C ga teng deb olinadi
suvni qaynash harorati esa taxminan 99,975
o
C ga teng bo‘ladi. Bunda vujudga
kelgan xatoliklar, qoidaga ko‘ra, muxim axamiyat kasb etmaydi, chunki
foydalaniladigan ko‘pchilik spirtli, simobli va elektron termometrlar etarlicha
aniqliklarga ega emas (har qalay, odatda bunga extiyoj ham bo‘lmaydi). Bu esa
ko‘rsatilgan, uncha katta bo‘lmagan tuzatishlarni inobatga olmaslikka imkon
beradi.
Xalqaro birliklar sistemasini kiritilishi bilan (SI) ikkita harorat shkalalarini
qo‘llash tavsiya. Birinchi shkala – termodinamik bo‘lib, foydalanilayotgan
maxsul (ishchi jism) xossalariga bog‘liq emas va Karno sikli vositasida kiritiladi.
Ushbu harorat shkalasida haroratni o‘lchash birligi bo‘lib kelvin (1K) xizmat
qiladi, u SI sistemasidagi etti asosiy birlikning biri bo‘lib sanaladi. Bu birlik
ushbu shkalani ishlab chiqqan va haroratni o‘lchash birligi kattaligi Selsiyni
xarorat shkalasi kabi saqlab qolgan ingliz fizigi Uilyam Tomson (lord Kelvin)
(1824 - 1907) sharafiga qo‘yilgan. Ikkinchi tavsiya qilingan shkala- xalqaro
amaliyotdagi shkala bo‘lib – bir qator sof maxsullarni fazaga oid o‘tishlarida 11ta
reper nuqtadagi haroratga ega, bunda ushbu nuqtalarning harorat qiymatlari
hamisha aniqlanib turadi. Xalqaro amaliyotdagi shkalada haroratni o‘lchash birligi
bo‘lib 1 K xizmat qiladi.
Hozirgi paytda haroratga xos bo‘lgan, ham termodinamik shkalani va ham
halqaro amaliyotdagi shkalani asosiy reperi bo‘lib, suvni uchyoqlama nuqtasi
hisoblanadi. Bu nuqta bir vaqtni o‘zida qattiq, suyuq va gazsimon holatda amal
qiluvchi harorat va bosim qiymatlariga qat’iy muvofiq keladi. Bunda, agar
termodinamik tizimni holati faqatgina harorat va bosim qiymatlari bilan
aniqlansa, unda uch yoqlama nuqta bitta bo‘ladi. SI sistemasida suvning
uchyoqlama harorati bosim 609 Pa bo‘lganda 273,16 K ga teng kabi olingan.
17
Haroratni etalon yordamida aniqlanadigan reper nuqtalarni berilishidan
tashqari, jismning belgilari haroratni o‘zgarishlarini bildiradigan yoki
termometrik belgilarni o‘zgarishlarini fizik kattaliklarini bayon etuvchi,
termodinamik xossalarini tanlash kerak. Bu xossalar oson barpo qilinuvchi, fizik
kattaliklari esa –oson o‘lchanuvchi bo‘lishi kerak. Ushbu fizik kattalikni o‘lchash -
reper nuqtalariga nisbatan oraliqdagi harorat nuqtalarining termasini ( va ularga
xos bo‘lgan harorat qiymatini) olishga imkon beradi.
Termometrik belgilarini o‘lchash yordamida haroratning o‘lchashni amalga
oshiriladigan jism termometrik jism deb ataladi.
Ishlash prinsipiga qarab, barcha termometrlar va ular yordamida o‘lchash
usullari quyidagi guruxlarga ajratiladi:
1. Haroratni o‘zgarishlarida suyuqliklar yoki qattiq jismlarning hajmlarini
o‘zgarishiga asoslangan va -260 dan +700°S gacha temperatura o‘lchash
diapazoniga ega bo‘lgan - kengayish termometrlari (1.1-rasm.).
2. Harorat o‘zgarishidan shakllangan yopiq hajmdagi suyuqlik, bug‘ yoki
gazni bosimiga bog‘liq holda haroratni o‘lchash va -200 dan +600°S gacha
temperatura o‘lchash diapazoniga ega bo‘lgan - manometrik termometrlar.
3. O‘tkazgichlar va yarim o‘tkazgichlarning elektr qarshiligini yoki
solishtirma qarshiligini o‘zgarishi asosida haroratni o‘lchash va -270 dan +750°S
gacha temperatura o‘lchash diapazoniga ega bo‘lgan - qarshilik termometrlari.
4. Harorat ta’sirida o‘zgargan elektr yurituvchi kuchning o‘zgarishini
o‘lchashga asoslangan va -50 dan +1800°S gacha temperatura o‘lchash
diapazoniga ega bo‘lgan - termoelektrik termometrlar;
5. Qizdirilgan jismdan ajralib chiquvchi nurlanish energiyasi (ob’ektning
ravshanligini, energiyasini va quvvatini o‘zgarishi asosida ) jadalliklarining
qiymati bo‘yicha haroratni o‘lchashga asoslangan va 500 dan 100000 °S gacha
temperatura o‘lchash diapazoniga ega bo‘lgan - nurlanish pirometrlari.
-272 dan +1000 °S gacha bo‘lgan, elektrofizik xodisalarga asoslangan
termometrlar (termoshovqinli, termoelektrik uzatgichli, hajmiy rezonansli
termouzatirgichlar, yadroviy rezonansli).
|