Temperaturmålingar
Eit badekar fylt med glovarmt vatn har mykje meir termisk energi enn eit badekar som er fylt med kaldt vatn. Det betyr at høg temperatur heng saman med mykje termisk energi, og låg temperatur er knytt til lite termisk energi.
Den termiske energien kjem av at molekyl er i rørsle. Jo meir (og raskare) dei rører seg, jo meir termisk energi har dei. Eit badekar er fylt av vassmolekyl, og nokre av molekyla kan til og med ha så mykje energi at dei fyk ut av karet og opp i lufta. Du kan sjå dette som vassdamp. Det er lettast å sjå når du koker vatn, men det skjer ved mykje lågare temperaturar òg.
Men temperatur er ikkje heilt det same som termisk energi. På ein måte kan vi seie at temperaturen er ein gjennomsnittsverdi for den termiske energien til alle molekyla i ei mengd stoff.
Tenk deg at du har ei bytte med vatn som har temperaturen 40 °C, og eit stort badekar der vatnet òg er 40 °C. Sjølv om temperaturen er den same, er det mykje meir termisk energi i badekaret. Det er fordi det er mange fleire vassmolekyl i karet enn i bytta!
Når temperaturen i badekaret søkk, vil vassmolekyla røre seg mindre og mindre. Til slutt rører dei seg så lite at vatnet frys til is.
Temperatur er eit mål på den gjennomsnittlege termiske energien til molekyla i ei mengd stoff. Temperaturen er ikkje avhengig av stoffmengd eller type stoff.
Sjølv om vatnet frys til is rundt 0 °C, er det framleis rørsle i vassmolekyla. Isen kan bli mykje kaldare enn 0 °C, men molekylrørslene blir mindre og mindre jo lågare temperaturen blir.
Ein type temperaturmålar som er ganske populær i industrien, er det såkalla termoelementet. Det består av to metalltrådar som er laga av ulike materiale og kopla saman i målepunktet (det punktet der vi vil måle temperaturen). Dei andre endane av dei to metalltrådane går inn i omformaren.
Sidan dei to trådane er laga av ulike metall med ulike termoelektriske eigenskapar, oppstår det ein liten, men målbar spenningsforskjell mellom dei. Denne spenningsforskjellen kan vi bruke for å rekne ut kva slags temperatur vi har i målepunktet.
Dersom det er ulik temperatur i omformaren og i målepunktet, betyr det at dei to metalltrådane òg har forskjellig temperatur i kvar ende. Då oppstår det noko som blir kalla termoelektrisk spenning. Sidan dei to trådane er laga av ulike metall, oppstår det ein liten (men målbar) spenningsforskjell mellom dei. Denne spenningsforskjellen kan vi bruke for å rekne ut kva slags temperatur vi har i målepunktet.
Pass på at du ikkje blandar saman det elektriske signalet frå omformaren (4–20mA) med signalet frå måleelementet. Det er to forskjellige ting!
Mange materiale har den eigenskapen at dei endrar motstand avhengig av kva temperatur materialet har. Dersom vi veit kva motstand eit materiale har ved ein gitt temperatur, kan vi lage oss eit termometer!
De fleste termometera av denne typen er laga av metallet platina. Det finst mange ulike variantar, men den mest brukte typen blir kalla Pt-100. Bokstavane «Pt» står for platina, og talet «100» betyr at denne typen termometer har ein motstand på 100 Ω ved 0 °C. Når temperaturen aukar, så aukar motstanden òg. Dermed er det berre å måle motstanden og så rekne om til temperatur!
Heilt perfekt blir det sjølvsagt ikkje sånn heilt av seg sjølv, så slike instrument har òg nullpunktjustering og områdejustering. Nedanfor ser du eit skjema som viser oppbygginga av eit motstandstermometer.