2 Контроль температуры воздуха и груза

2.1 Общие понятия о температуре и температурных шкалах

Температурой называют величину, характеризующую степень нагрева вещества. Все физические свойства тел в большей или меньшей степени зависят от температуры, поскольку при нагреве изменяется внутренняя энергия вещества. Для измерения температуры выбирают такие свойства тел, которые меняются однозначно с температурой и сравнительно легко поддаются точной оценке:

– расширение тел;

–  изменение агрегатного состояния химически чистых тел;

– изменение электрического сопротивления;

– появление термоэлектродвижущей силы при нагревании двух разнородных металлов в месте их спая;

– интенсивность излучения.

Поскольку измерение температуры производят косвенно, путем наблюдения за изменением физических свойств, то большое значение имеет выбор температурной шкалы, т. е. установление температурного интервала и единицы температуры – градуса.

В практике измерения температур применялись различные температурные шкалы, получившие названия по именам учёных – создателей шкал (рисунок 1). Температурные шкалы делят на два вида:

– эмпирические (Фаренгейта, Реомюра, Цельсия);

– термодинамические (Кельвина и Ренкина).

Шкала Фаренгейта (введена в 1715 г.) образована делением интервала температур между точкой таяния льда и точкой кипения вода на 180 равных частей. Точка таяния льда соответствует 32°F, а точка кипения вода – 2I2°F.

Шкала Реомюра (1730 г.) образована делением выше указанного интервала на 80 равных частей. Точка таяния льда соответствует 0 °Rm, а точка кипения водs – 80 °Rm.

Шкала Цельсия (1742  г.) делится на 100 равных частей. В этой шкале точка таяния льда соответствует 0 °С, а точка кипения воды – 100 °С. Шкала Цельсия получила широкое распространение, и этот факт учтен при построении последующих температурных шкал.

Рене Антуан Фершо де Реомюр	Андерс Цельсий	Ренкин Уильям Джон Макуорн

Рисунок 1 – Учёные-создатели температурных шкал

Для создания шкалы, не зависящей от природы термометрического вещества, была построена абсолютная термодинамическая шкала температур или шкала Кельвина (1848 г.). На X Генеральной конференций по мерам и весам в 1945 г. была принята резолюция, определяющая термодинамическую шкалу при помощи тройной точки воды с температурой 273,16 К. Эта точка определяет состояние системы из трех фаз воды (льда, воды и пара), находящейся в устойчивом термодинамическом равновесии под давлением насыщенных паров воды. Температура этой системы по шкале Цельсия равна 0,01°С. Таким образом, 1 К равен 1/273,16 части температурного интервала от абсолютного нуля температур (О К) до температуры тройной точки вода (273,16 К).

Абсолютную термодинамическую шкалу температур практически построить невозможно, т. е. определение шкалы Кельвина является чисто теоретическим. В связи с этим в 1927 г. была принята Международная практическая температурная шкала с температурой, выраженной в градусах Цельсия, отсчет которых ведут от точки таяния льда.

Наряду со шкалой Кельвина отчасти пользовались термодинамической шкалой Ренкина, в которой нижняя граница – абсолютный нуль (0°Rn), а температура таяния льда 49I,67°Rn.

В настоящее время шкалу Реомюра не применяют, а шкалы Ренкина и Фаренгейта находят применение только в Англии и США. В соответствии с Международной системой единиц (СИ) термодинамическая шкала температур применяется в качестве основной, к которой может быть отнесено любое измерение температур. Однако для практических измерений температуры используют Международную практическую шкалу (шкалу Цельсия).

При переходе от численных значений температур, выраженных в градусах Кельвина (Т, К), Ренкина (t, °R) и Фаренгейта (t, °F), к численным значениям шкалы Цельсия (t, °С) пользуются соотношениями:

1 °С = 5/9 (t °F – 32) = 5/9 t °R – 491,67 = Т К – 273,16.