قياس درجات الحرارة
Temperature Measurements
مقدمة
تعتبر درجة الحرارة من أكثر المتغيرات التى نحتاج الى قياسها فى مجال الصناعة بشكل عام , علاوة على الحاجة الى قياسها فى مجالات أخرى متعددة من مجالات الحياة اليومية بدءا من قياس درجات حرارة الجو المحيط بنا الى قياس درجة حرارة الانسان للاستعانة بها فى تشخيص حالته الصحية. أما فى مجال الصناعة فمن الصعب حصر التطبيقات المختلفة التى نحتاج فيها لقياس درجات الحرارة سواء كان ذلك بهدف التحكم أو تسجيل البيانات أو لمجرد متابعة أداء المعدات لوظيفتها.ويتفاوت ذلك مابين محطات حرارية أو نووية ضخمة لتوليد الطاقة الى وحدات منزلية صغيرة مثل الثلاجات المنزلية أو أجهزة التكييف.
نبذة تاريخية
لقد بذلت جهود كثيرة على مدى الخمسة قرون الماضية لتطوير أجهزة وطرق قياس درجات الحرارة. وقد بدأ العالم جاليليو
(1565-1642) بمحاولة استخدام الترمومتر الزجاجى
liquid-in-glass bulb thermometer
ولكن الترمومتر الذى استخدمه جاليليو كان مفتوحا و معرضا للتأثر بالضغط الجوى المحيط . وفى عام1630 ونتيجة للتطور فى صناعة الماسورة الشعرية الزجاجية
capillary glass tube
تم استخدام الترمومتر الكحولى مع المياه كوسيط لقياس درجة الحرارة .
تدريج القياس لدرجة الحرارة
اقترح نيوتن(1642-1727) استخدام تدريج يبدأ من نقطة التجمد للمياه الى درجة حرارة ابط الانسان السليم
و يقسم هذا التدريج الى 12 قسم.
وغى عام 1715 اقترح الفيزيائى الألمانى فهرنهيت
(1686-1736) تدريجا يبدأ من نقطة تجمد المياه و ينتهى عند نقطة الغليان عند الضغط الجوى و يقسم هذا التدريج الى 180 قسم, وقد استخدم فهرنهيت الزئبق فى الترمومتر الزجاجى .
وفى عام 1742 اقترح عالم الفلك السويدى سليسيوس (1701-1744) تدريج مقسم الى 100 قسم و يبدأ و ينتهى ايضا بنقطة تجمد و غليان الماء عند الضغط الجوى, ألا أنه اعتبر نقطة الصفر هى نقطة الغليان و التجمد عند 100.
بعد ذلك قام لينوس (1707-1778) بعكس تدريج سليسيوس بحيث أصبح الصفر عند نقطة تجمد الماء كما هو معمول به الان.
تصنيف أجهزة قياس درجة الحرارة
Classification of temperature measuring devices
توجد عدة أسس لتصنيف أجهزة ووسائل قياس درجة الحرارة ومنها :
1-التصنيف على أساس نوع التغيير التى تحدثه درجة الحرارة أو الظاهرة الطبيعية التى يتم بها القياس.
2-التصنيف على أساس كون طريقة القياس كهربية أو غير كهربية.
3-التصنيف على أساس مدى القياس.
ومن أكثر طرق التصنيق شيوعا تصنيف الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكين أو مايعرف
ASME Code
وطبقا لهذا التصنيف توجد عشرة أنواع من أجهزة القياس وهى :
1-الترمومترات الزجاجية
Glass Thermometers
تعمل الترمومترات الزجاجية المعروفة على أساس تمدد سائل مثل الزئبق, الكحول, البنتان أو أى سائل عضوى داخل انتفاخ حساس متصل بماسورة شعرية مدرجة حيث يتناسب ارتفاع عمود السائل داخل الماسورة الشعرية على درجة الحرارة المقاسة
2-الترمومترات التى تعمل على أساس الضغط
pressure gauge thermometer
وفى هذا النوع يتغير ضغط غاز أو سائل الترمومتر نتيجة لتغير درجة الحرارة و بقياس الضغط يمكن الاستدلال بذلك عى درجة الحرارة.
3- ترمومترات التمدد الفرقى
differential expansion thermometer
تعتمد فكرة القياس هنا على استخدام شرائح معدنية مكونة من معدنين مختلفين bimetallic ينتج عن تسخينها تقوس فى الشريحة يعتمد فى مقداره على درجة الحرارة.
4-ترمومترات المقاومة
electrical resistance thermometer
القياس فى هذا النوع من الترمومترات يعتمد على تغير المقاومة الكهربية للمعدن بتغير درجة حرارته و بقياس المقاومة الكهربية يمكن قياس درجة الحرارة.
5- الازدواج الحرارى
thermocouples
قياس درجات الحرارة باستخدام الازدواج الحرارى يعتمد على استخدام تأثير سيبك و الذى يتلخص فى تولد قوة دافعة كهربية عندما تتعرض نقطتى الاتصال لمعدنين من مادتين مختلفتين لدرجتى حرارة مختلفتين , وتعتمد القوة الدافعة المولدة على الفرق فى درجات الحرارة .
6- البيرومترات الضوئية
optical pyrometers
يتم القياس فى هذا النوع من الاجهزة بمقارنة شدة الاستضاءة الصادرة من المصدر الحرارى المراد قياس درجة حرارته بالأضاءة الصادرة من مصدر يمكن معايرته و معرفة درجة حرارته.
7-البيرومترات الاشعاعية
radiation pyrometers
تستخدم هذه الاجهزة فى قياس درجات الحرارة عن طريق امتصاص الاشعة المبعثة من المصدر الحرارى المراد قياس درجة حرارته بواسطة سطح ماص , وبقياس درجة حرارة السطح الماص للأشعة و التى تتناسب مع درجة حرارة المصدر الحرارى يمكن تحديد درجة حرارة ذلك المصدر. ويتضح من ذلك أن هذه الأجهزة لقياس درجة حرارة الاجسام عن بعد مثلها فى ذلك مثل البيرومترات الضوئية.
امل ان وفقت في نقل ما ينتفع به
موضوع: طرق قياس درجات الحرارة 
25/6/2011, 02:29
