Основное уравнение МКТ
Основная задача молекулярно-кинетической теории газа заключается в том, чтобы установить соотношение между давлением газа и его микроскопическими параметрами: массой молекул, их средней скоростью и концентрацией. Это соотношение называется основным уравнением молекулярно-кинетической теории газа или кратко — основным уравнением МКТ.
В основе молекулярно-кинетической теории лежат три положения.
Все вещества образованы из мельчайших частиц — молекул, которые состоят из атомов.
Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, то есть состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.
Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
Частицы взаимодействуют друг с другом силами, которые имеют электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.
Мы уже выяснили, что причина давления газа на стенки — это удары молекул. Давление напрямую зависит от количества молекул — чем их больше, тем больше ударов о стенки и тем больше давление. А количество молекул в единице объема — это концентрация. Значит, давление газа зависит от концентрации.
Также давление пропорционально квадрату скорости, так как чем больше скорость молекулы, тем чаще она бьется о стенку сосуда. Расчеты показывают, что основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа имеет следующий вид.
Основное уравнение МКТ
p = nkT
p — давление газа
n — концентрация
T — температура газа
m 0 — масса одной молекулы
v — средняя квадратичная скорость [м/с]
Коэффициент 1/3 обусловлен трехмерностью пространства: во время хаотического движения молекул все три направления равноправны.
Важный нюанс: средняя квадратичная скорость сама по себе не в квадрате! Ее формула указана выше, а в основном уравнении МКТ (да и не только в нем) она возведена в квадрат. Это значит, что формулу средней квадратичной скорости нужно подставлять не вместо v 2 , а вместо v — и потом уже возводить эту формулу в квадрат. Это часто провоцирует путаницу.
Мы знаем, что кинетическая энергия вычисляется по следующей формуле:
Кинетическая энергия
Ек = mv 2 /2
Ек — кинетическая энергия
m — масса тела
v — скорость [м/с]
Для молекулы газа формула примет вид:
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
Ек — средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
m — масса молекулы
v — скорость молекулы [м/с]
Из этой формулы можно выразить mv 2 и подставить в основное уравнение МКТ. Подставим и получим, что давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы.
Основное уравнение МКТ
p — давление газа
n — концентрация
E — средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
Большой мороз
Какие ощущения может порождать абсолютный ноль? Мы знаем, как ощущается точка замерзания или снегопад. Мы вдыхаем холодный воздух, пальцы у нас немеют. В общем, нам довольно холодно. В некоторых районах Северной Америки и Сибири температура может понижаться зимой еще на 10 или 20 градусов, а на Южном полюсе достигать -70 градусов по Цельсию. Самая низкая природная температура на Земле, -89 градусов по Цельсию, или 184 по Кельвину, была зафиксирована в 1983 году на станции «Восток», находящейся в самом сердце Антарктиды.
Температура падает, и когда вы забираетесь высоко в горы или поднимаетесь на самолете. Если же выбраться в космос, там окажется еще холоднее. Но даже в самых пустых глубинах вселенной самые холодные атомы обладают температурой, на несколько градусов превышающей абсолютный ноль. Наиболее холодное место, найденное пока во вселенной, находится в туманности Бумеранг, темном облаке газа с температурой всего на один градус выше абсолютного ноля. Вне этой туманности, во всем пустом пространстве температура среды держится на довольно приятном уровне в 2,7 градуса Кельвина. Это такая теплая ванна, наполненная космическим микроволновым фоновым излучением, оставшимся со времен Большого взрыва и пронизывающим все пространство вселенной. Чтобы охладить какой-нибудь регион вселенной, его нужно оградить от этого реликтового тепла, — тогда любые атомы в нем утратят остаточную температуру. Поэтому представить себе, что температура какого-либо места во вселенной может равняться абсолютному нолю, трудновато.
Самодельный терморегулятор: пошаговая инструкция
Если вы приобрели все необходимые составляющие для сборки, осталось рассмотреть подробную инструкцию. Рассматривать будем на примере датчика температуры рассчитанного на 12В.
Самодельный регулятор температуры собирается по следующему принципу:
- Подготавливаем корпус. Можно использовать старые оболочки от счетчика, например от установки «Гранит-1».
- Схему подбираете ту, которая вам больше понравится, но можно и сориентироваться и на плату от счетчика. Прямой ход с пометкой «+» необходим для подключения потенциометра, Инверсионный вход с о будет служить для подключения термодатчика. Если так случилось, что напряжение на прямом входе будет выше требуемого, на выходе установится высокая отметка и транзистор начнет подавать питание на реле, а оно в свою очередь на нагревательный элемент. Как только напряжение на выходе превысит допустимую отметку – реле отключится.
- Для того чтобы терморегулятор срабатывал вовремя и перепады температур были обеспечены, потребуется сделать с помощью резистора связь отрицательного типа, которая образуется между прямым входом и выходом на компараторе.
- Что касается трансформатора и его питания, то здесь может понадобиться индукционная катушка от старого электрического счетчика. Для того чтобы напряжение соответствовало показателю в 12 вольт, вам нужно будет сделать 540 витков. Уместить их получится только в том случае, если диаметр провода будет не более 0,4 мм.
Вот и все. В этих небольших действиях и заключается вся работа по созданию терморегулятора своими руками. Возможно, самому без определенных навыков сделать его сразу и не получится, однако с опорой на фото и видео инструкции вы сможете испытать все свои умения.
Благодаря простой конструкции, самостоятельно созданный термоконтроллер может быть использован где угодно.
Например:
- Для теплого пола;
- Для погреба;
- Котла отопления;
- Может заняться регулировкой температуры воздуха;
- Для духовки;
- Для аквариума, где будет контролировать температурный показатель воды;
- Для того чтобы контролировать температурное значение насоса электрокотла (его включения и отключение);
- И даже для автомобиля.
Не обязательно использовать цифровой, электронный или механический покупной термовыключатель. Купив недорогое термореле, сделать регулировку мощности на симисторе и термопаре и ваш самодельный аппарат будет работать не хуже покупного.
Энергия теплового движения при абсолютном нуле
Когда материя охлаждается, многие формы тепловой энергии и связанные с ней эффекты одновременно уменьшаются по величине. Вещество переходит от менее упорядоченного состояния к более упорядоченному. Газ превращается в жидкость и затем кристаллизуется в твёрдое тело (гелий и при абсолютном нуле остается в жидком состоянии при атмосферном давлении). Движение атомов и молекул замедляется, их кинетическая энергия уменьшается. Сопротивление большинства металлов падает из-за уменьшения рассеяния электронов на колеблющихся с меньшей амплитудой атомах кристаллической решётки. Таким образом даже при абсолютном нуле электроны проводимости движутся между атомами со скоростью Ферми порядка 1×10 6 м/с.
Температура, при которой частицы вещества имеют минимальное количество движения, сохраняющееся только благодаря квантовомеханическому движению, — это температура абсолютного нуля (Т = 0К).
Температуры абсолютного нуля достичь невозможно. Наиболее низкая температура (450±80)x10 -12 К конденсата Бозе-Эйнштейна атомов натрия была получена в 2003 г. исследователями из МТИ . При этом пик теплового излучения находится в области длин волн порядка 6400 км, то есть примерно радиуса Земли.
Виды термопар
- Хромель-алюминиевые . В основном применяются в промышленности. Характерные особенности: широкий температурный интервал измерений -200…+13000°C, доступная стоимость. Не допускаются к применению в цехах с высоким содержанием серы.
- Хромель-копелевые . Применение сходно с предыдущим типом, особенность – сохранение работоспособности только в неагрессивных жидких и газообразных средах. Часто используются для измерения температуры в мартеновских печах.
- Железо-константовые . Эффективны в разреженной атмосфере.
- Платинородий-платиновые . Наиболее дорогие. Для них характерны стабильные и точные показания. Используются для измерения высоких температур.
- Вольфрам-рениевые . Обычно в их конструкции присутствуют защитные кожухи. Основная область применения – измерение сред со сверхвысокими температурами.
Как сравниваются абсолютные значения температур разных веществ
Абсолютные значения температур разных веществ можно сравнивать по шкалам температур.
Наиболее распространенные шкалы температур — Цельсия, Кельвина и Фаренгейта.
Шкала Цельсия основана на температуре замерзания и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Температура замерзания воды равна 0 градусов Цельсия, а кипения — 100 градусов Цельсия.
Шкала Кельвина, также называемая абсолютной шкалой температур, основана на молекулярном движении, и ее нулевая точка соответствует нулю абсолютной температуры (-273,15 градусов Цельсия). Таким образом, температура в Кельвинах всегда больше, чем в градусах Цельсия.
Шкала Фаренгейта, наиболее распространенная в США, основана на выборе двух точек: температуры замерзания и кипения воды, при этом температура замерзания равна 32 градусам Фаренгейта, а кипения — 212 градусам Фаренгейта.
Перевод из одной шкалы в другую выполняется по формулам, связывающим температурные единицы разных шкал.
Простой электронный
Для того, чтобы сделать электронный градусник, требуется немного более сложная конструкция. Индикатором температуры в нем служит амперметр чувствительностью в 50 мкА, а датчиком выступает терморезистор типа СТЗ-19 с унарным номиналом сопротивления в 10 кОм. У последнего есть много аналогов различных производителей, на тот случай, если не удастся найти оригинал указанной маркировки.
Итак, чтобы создать электронный термометр, потребуются:
| Обозначение на схеме | Наименование | Аналоги |
| VT1, VT2 | Транзисторы KT315A | КТ3102 (А, Б, В, Г) |
| S1 | Тумблер включения | |
| R1 | Резистор 68 Ом | |
| R2 | Переменный резистор 680 Ом | |
| R3 | Переменный резистор 22 кОм | |
| R4, R5 | Резисторы 6.2 кОм | |
| R6* | -//- 9.1 кОм | |
| R7* | -//- 910 Ом | |
| R8 | Терморезистор СТЗ-19 10 кОм | |
| GB1 | Две пальчиковые батарейки 1.5 В | |
| S2 | Двухпозиционный переключатель режима работы калибровка/измерение | |
| PA1 | Любой микроамперметр с предельным положением стрелки в 50 мкА. Желательно наибольшей длины шкалы, для последующего удобства разметки. |
Схема
Единственное замечание к конструкции — терморезистор R8 нужно вынести отдельно на двух проводах от остальных элементов, чтобы излучаемое ими тепло в процессе работы не влияло на итоговые показания. В остальном схема электронного термометра отображена на картинке:
Наладка
Прежде чем производить градуировку шкалы микроамперметра под показания температуры, требуется подобрать суммарное сопротивление R6 и R7 равное значению, которое выдает R8 при эталонной температуре, планируемой, как самой низкой в измерениях настоящим градусником. Использоваться цепь R6-R7 будет только при калибровке. Впоследствии ее можно безболезненно демонтировать.
Подобрав параметры элементов согласно рекомендации, поворотом R2, при работе аппарата в режиме «калибровка», устанавливаем стрелку PA1 в нулевую позицию. Подстройка R3 должна находится на средине.
Переключив самодельный термометр на «измерение» производим пробу терморезистором нагрева воздуха или жидкости с известной температурой. Отмечаем ее на шкале микроамперметра. Аналогичным образом поступаем с остальными показаниями эталонного градусника.
По окончании настройки устройства, резисторы R4, R6 и R7, вместе с переключателем S2 можно убрать, соединив минусовой контакт амперметра напрямую с точкой связи R5 и R8.
Точность и пределы
Электронно-аналоговый датчик, несмотря на простоту конструкции, весьма точен — до 0.1 градусов Цельсия. Пределы зависят только от минимальной температуры с которой производились установки нуля шкалы, и максимума нагрева до выхода терморезистора из строя. Для СТЗ-19 предел «выживания» находится чуть свыше 110 ºC.
Использование микроконтроллера
Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.
В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.
Температура устройством может изменяться в интервале от -55 ° до 125º С с шагом в 0,1º С. Погрешность измерения не превышает 0,5º С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии выноса измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающее сопротивление. Распаять его лучше непосредственно на вывод датчика.
При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.
Ожижитель водорода Дьюара
Дьюар усовершенствовал свою каскадную систему охлаждения. В лаборатории был установлен современный бензиновый насос мощностью 100 лошадиных сил, и 10 мая 1898 года Джеймс Дьюар и лаборанты Роберт Леннокс и Джеймс Хит подготовили для попытки свое изобретение.
Газ с шипением поступал в расширительный бачок большего размера без каких-либо признаков замерзания или засоров. Градусник постоянно падал. Как только показание показало -252 °C, прозрачная бесцветная жидкость начала медленно, но верно капать в стеклянный коллектор на дне расширительного бачка. Это продолжалось пять минут, пока сопло не замерзло и эксперимент не остановился.
Джеймс Дьюар взял небольшой пузырек с жидким кислородом и погрузил его в новую жидкость. Бледно-голубой кислород мгновенно превратился в бледно-голубое твердое вещество. Это доказало, что двадцать кубических сантиметров жидкости в коллекторе действительно были водородом.
Благодаря десятилетним усилиям он создал самый холодный объект, который когда-либо видела Земля, всего на 21 жалкий кельвин выше абсолютного нуля. Он сделал то, что великий Майкл Фарадей когда-то считал невозможным. Он сжижил последний имеющийся “постоянный газ” и обеспечил себе место в истории.
По крайней мере, так он думал.
Термометр со шкальным индикатором
Термометр со шкальным индикатором, предложенный автором Instructables под ником badarsworkshop, предназначен для использования в помещении. На шкале из 30 светодиодов он отображает значения температур от +10 до +39 °C.
Построить такое устройство без микроконтроллера мастеру удалось на микросхемах двух видов. LM35 — это термодатчик с аналоговым выходом. Если напряжение в милливольтах на этом выходе поделить на 100, получится температура в градусах Цельсия. Так всё просто и понятно. И это правило соблюдается в диапазоне температур от 0 до 100 °C. Точность измерения в 0,25 градуса при комнатных температурах и 0,75 — во всём диапазоне делает микросхему непригодной для медицинских термометров, там нужна цена деления в 0,1 °C. Можно только грубо узнать, нормальная температура или повышенная, как при помощи устройства на термохромных красителях, но не более того. Зато для измерения температуры воздуха в помещении такой точности более чем достаточно. Есть и аналогичный датчик LM34, отличающийся тем, что измеряет температуру в градусах Фаренгейта. Ну а LM3914 — простейший АЦП, данные на выходе которого представлены не в двоичном коде, как это обычно бывает, а в позиционном. Поскольку один такой преобразователь может управлять 10 светодиодами, для получения диапазона от +10 до +39 °C с ценой деления в 1 °C пришлось применить три микросхемы.
А это — цоколёвки применённых микросхем:
Мастер готовит необходимые для сборки термометра компоненты:
И начинает собирать. Ставит на макетную плату типа breadboard (при наличии навыков пайки подойдёт и perfboard) все три микросхемы АЦП:
Затем — светодиоды и перемычки. По мнению переводчика, монохромная шкала будет смотреться лучше, но мастер считает по-другому. Перемычек требуется немного, так как цоколёвка микросхем почти совпадает с позиционным кодом. Но почти — не значит совсем.
Наступает очередь резисторов — постоянных и многооборотных подстроечных:
Вслед за ними мастер устанавливает термодатчик с обвязкой — резистором и двумя конденсаторами, один из которых полярный. При желании можно сделать датчик выносным.
Мастер добавляет диод для защиты схемы от переполюсовки источника питания (на схеме не показан) и ещё несколько перемычек:
Для желающих перенести схему на печатную плату мастер приводит ссылку на архив. А также на оригинальный проект, где устройство выполнено на такой плате и с применением шкальных индикаторов. Но мастер решает оставить всё так, на breadboard’е. Тоже можно, но какой-нибудь корпус придумать очень желательно в любом случае.
Многие привыкли, что аналоговые электронные термометры необходимо настраивать, помещая термодатчик то в тающий лёд, то в кипящую воду. Здесь этого не требуется, так как применён датчик с известной и линейной характеристикой. Достаточно поточнее выставить на подвижных контактах подстроечных резисторов напряжения, указанные на схеме рядом с ними. И периодически проверять, не «уползли» ли. При точно выставленных напряжениях термометр измеряет температуру правильно.
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Обогреватель для аквариума
Реже, такой терморегулятор применялся для поддержания заданной температуры в аквариумах с тропическими рыбками. Такая необходимость возникала из-за того, что большинство, выпускаемых для этих целей термообогревателей, имеет механический терморегулятор объединенный с тэном в одном корпусе. А следовательно, они поддерживают в заданных пределах свою, а не окружающую температуру. Это хорошо работает только в помещениях со стабильной, в пределах одного-двух градусов, своей температурой воздуха.
Особенности монтажа
- из-за инертности воды, датчик и обогреватель должны быть разнесены, но в пределах прямой видимости (без перекрытия растениями и элементами декора) друг от друга;
- из-за электропроводимости воды, датчик должен быть изолирован, либо средствами с хорошей теплопроводностью, либо тонким слоем обычного герметика;
- допускается использование как обычных аквариумных обогревателей, так и регулируемых, с выставленной на максимум температурой.
Можно найти и другие сферы применения данному, несложному в изготовлении устройству. К примеру для рассадных парничков, сушильных шкафов, различных термованночек. На что вашей фантазии хватит. Только, если нагрузка допускает возможность короткого замыкания, необходимо добавить плавкий предохранитель на 1 А.
P.S. Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Да и сами инкубаторы обзавелись функцией регулирования влажности и переворачивания яиц.
Теория и практика
Абсолютный нуль температуры – понятие теоретическое, достичь его на практике невозможно в принципе, даже в условиях научных лабораторий с самой сложной аппаратурой. Но ученым удается охлаждать вещество до очень низких температур, которые близки к абсолютному нулю.
При таких температурах вещества приобретают удивительные свойства, которых они не могут иметь при обычных обстоятельствах. Ртуть, которую называют «живым серебром» из-за ее пребывания в состоянии, близком к жидкому, при такой температуре становится твердой – до такой степени, что ею можно забивать гвозди. Некоторые металлы становятся хрупкими, как стекло. Такой же твердой и хрупкой становится резина. Если при температуре, близкой к абсолютному нулю, ударить молотком какой-нибудь резиновый предмет, он разобьется, как стеклянный.
Такое изменение свойств тоже связано с природой теплоты. Чем выше температура физического тела, тем интенсивнее и хаотичнее двигаются молекулы. По мере снижения температуры движение становится менее интенсивным, а структура – более упорядоченной. Так газ становится жидкостью, а жидкость твердым телом. Предельный уровень упорядоченности – кристаллическая структура. При сверхнизких температурах ее приобретают даже такие вещества, которые в обычном состоянии остаются аморфными, например, резина.
Интересные явления происходят и с металлами. Атомы кристаллической решетки колеблются с меньше амплитудой, рассеяние электронов уменьшается, поэтому падает электрическое сопротивление. Металл приобретает сверхпроводимость, практическое применение которой представляется весьма заманчивым, хотя и труднодостижимым.
Тело
– это одно из основных понятий в физике, под которым подразумевается форма существования материи или вещества. Это материальный объект, который характеризуется объемом и массой, иногда также другими параметрами. Физическое тело явно отделено от других тел границей. Существует несколько особенных видов физических тел, не следует понимать их перечисление как классификацию.
В механике под физическим телом чаще всего понимается материальная точка. Это некая абстракция, главным свойством которой является факт того, что реальными размерами тела для решения конкретной задачи можно пренебречь. Иными словами, материальная точка – это вполне конкретное физическое тело, которое имеет размеры, форму и прочие подобные характеристики, но они совершенно не важны для того, чтобы решить имеющуюся задачу. К примеру, если нужно посчитать среднюю скорость объекта на определенном участке пути, с его длиной при решении задачи можно совершенно не считаться. Еще один тип физических тел, рассматриваемый механикой – это абсолютно твердое тело. Механика такого тела точно такая же, как и механика материальной точки, но дополнительно обладает и другими свойствами. Абсолютно твердое тело состоит из материальных точек, но ни расстояние между ними, ни распределение массы не меняются под нагрузками, которым подвергается тело. Это означает, что оно не может быть деформировано. Чтобы определить положение абсолютно твердого тела, достаточно задать привязанную к нему систему координат, обычно декартову. В большинстве случаев центр массы является также и центром системы координат. В природе абсолютно твердого тела не существует, но для решения многих задач такая абстракция очень удобна, хотя в релятивистской механике она не рассматривается, так как при движениях, скорость которых сравнима со скоростью света, эта модель демонстрирует внутренние противоречия. Противоположностью абсолютно твердому телу является деформируемое тело, частицы которого могут смещаться друг относительно друга. Существуют особенные типы физических тел и в других отраслях физики. Например, в термодинамике введено понятие абсолютно черного тела. Это идеальная модель, такое физическое тело, которое поглощает абсолютно все электромагнитное излучение, попадающее на него. При этом, само оно вполне может продуцировать электромагнитное излучение и иметь любой цвет. Пример объекта, который наиболее приближен по свойствам к абсолютно черному телу – это Солнце. Если взять вещества, распространенные за Земле, то можно вспомнить о саже, которая поглощает 99% излучения, попадающего на нее, кроме инфракрасного, с поглощением которого это вещество справляется гораздо хуже.
Видео по теме
Ливанова А. Низкие температуры, абсолютный нуль и квантовая механика
Высокотемпературный градусник
Для тех случаев, когда требуется измерение температуры свыше пределов «выживания» терморезистора, используется термопара. Ее функциональность сохраняется и при 600 градусах Цельсия. Подобный определитель нагрева среды может быть полезен не только на производстве, но и дома. К примеру, определять температуру работы духовки или текущую на жале паяльника.
Схема
Термопара генерирует микроскопический ток, малым напряжением и силой. Для преобразования полученных характеристик, в понятный микроконтроллеру вид, используется шилд Ардуино с микросхемой MAX6675. Вывод показаний осуществляется на числовой индикатор ТМ1637.
Скетч
Скетч, как и в предыдущем случае, требует библиотеки Groove 4Digital Display для управления индикатором. Преобразователь MAX6675 контролируется процедурами из одноименной коллекции, расположенной по адресу:
Скетч можно скачать здесь: https://cloud.mail.ru/public/Y8Yz/jYWsjgY29
Отечественный или китайский терморегулятор для инкубатора – обзор
Инкубатор можно приобрести в готовом виде со всеми необходимыми опциями. Специально для тех, кому необходимы индивидуальные параметры, на рынке имеется широкий ассортимент универсальных или специализированных контроллеров, решающих одну узкую или целый спектр задач.
Ниже рассмотрим готовые предложение российских и китайских терморегуляторов для инкубаторов.
Отечественные / из стран СНГ
Контроллер «Мечта-1» . Производится компанией AKIP-DON (Украина). Чувствительность термоэлемента (погрешность) – до 0,1°C. Диапазон температур – 0-85°C. Работает в цепях с переменным напряжением 220В, с силой тока – до 16 А. помимо температуры, контроллер может управлять уровнем влажности (от 10 до 100%) и поворотом лотков с яйцами (за счет таймера работы и простоя).
Терморегулятор для инкубатора «Золушка». Устройство поставляется в комплекте готового инкубатора, хотя многие магазины предлагают приобрести термостат отдельно. Всего существует две модификации: для работы от сети 220В и комбинированные (как от 220 В, так и от постоянного тока 12 В). Подойдет такой регулятор температуры и к другим отечественным инкубаторам, таким как «Ястреб», «Золушка», «Наседка» и т.п. Погрешность измерения температуры – 0,2°C.
Терморегулятор ЦТР-1 С. Отличается невысокой ценой и простой настройкой. Выставляется только требуемая температура, порог отключения ниже на 0,2°C. Работает с активной нагрузкой, например, с тэнами или нагревателями мощностью до 1 кВт. Дополнительных опций кроме нагрева – нет.
Терморегулятор для инкубатора на Алиэкспресс
RINGDER RC-113M с PID-контроллером . Интересное устройство с приемлемой ценой за такой функционал. Работает от сети переменного тока 220В. В настройках можно выставить порог включения и отключения отдельно. Точность измерения внешним датчиком – до 0,1°C. Контроллер работает в соответствии с PID алгоритмом (плавное управление током).
KETOTEK F0004 DC 12 В . Терморегулятор с цифровым дисплеем и точностью измерения в 0,1°C. Работает только в цепи с питанием постоянным током с напряжением 12 В (требуется отдельный преобразователь при питании от сети переменного тока 220 В). В комплекте поставляется внешний термодатчик. Корпус устройства отсутствует (предоставляется в виде печатной платы со всеми необходимыми элементами и разъемами подключения), что и обусловливает низкую цену агрегата.
Как сделать простой терморегулятор для инкубатора своими руками по схеме
В сети Интернет можно встретить много различных схем сборки и подключения терморегулятора к инкубатору. Выбор требуемой конфигурации зависит от предполагаемого объема загрузки, типа яиц (их требовательности к температурному и влажностному режиму, и т.п.) и возможностей самого владельца.
Ниже приведем наиболее простую схему без использования микросхем и т.п.
Список всех элементов для простоты поиска по магазинам радиодеталей:
- R1 (резистор на 2кОм);
- R2 (терморезистор ММТ-13, ММТ-1, ММТ-9, КМТ-12 с сопротивлением от 1 до 10 кОм);
- R3 (переменный резистор на 6,8 кОм);
- R4 (резистор 560 Ом);R5 (резистор 36 кОм);
- V1 (биполярный транзистор КТ315Б);
- V2 (транзистор МП25Б);
- V3 (стабилитрон Д814В);
- V4 (выпрямительный диод Д226Б);
- C1 (конденсатор оксидный полярный 20 мкФ до 400 В);
- C2 (конденсатор оксидный полярный 10 мкФ до 30В);
- F1 (тугоплавкий предохранитель на 0,5 А);
- K1 (электромагнитное реле РЭС-15 — РС4.591.003).
Перед походом в радиолавку стоит уточнить аналоги всех обозначенных элементов.
Самодельный цифровой датчик температуры двигателя на приборную панель.
Многих автолюбителей по некоторым причинам попросту не устраивает обычный стрелочный индикатор температуры двигателя на приборной панели автомобиля. Вызвано это в основном тем, что такие датчики, в большинстве своем случаев, показывают неточные, а иногда и неверные данные. В сегодняшней статье мы расскажем о возможном решении данной проблемы, а решением у нас будет установка нового датчика с цифровым индикатором температуры.
Причиной того, что стрелочные индикаторы показывают неверные данные, обычно является то, что их рабочий диапазон, который составляет примерно 300-400 Ом, имеет некоторую погрешность в размере до 50 Ом. Из-за этого и выводятся неточные данные. Цифровой индикатор, в свою очередь, не имеет никаких погрешностей в выводе данных и способен более точно определить температуру двигателя и передать ее значение на циферблат. Кроме этого, такие индикаторы оснащаются дополнительным рядом полезных функций, таких как:
• Включение вентилятора на радиаторе, когда температура двигателя достигает 910С и его выключение при 880С; • Применение звукового сигнала, что-то в виде тревоги, когда температура достигает 990С и ее выключение при 980С; • Включение дополнительного сигнала при критических 1100С;
В неком смысле, можно сказать, что данный индикатор не только измеряет точную температуру двигателя, но и имеет (хоть и урезанный) функционал бортовых компьютеров.
Данный прибор настроен таким образом, что температура включения датчика вентилятора 2103-07, диапазон которой сужен с обеих сторон на 10С. Нужно это для более точного измерения температуры в блоке двигателя, а не на радиаторе. Сам датчик температуры помещается в корпус стандартного, старого датчика температуры ТМ106. Перед помещением все обрабатывается термопастой и делается разъем для того, чтобы при дефекте или выходе из эксплуатации датчика температуры, его можно было заменить без деформации самого корпуса.
Если у вас не имеется прошивки датчика, то схема не даст вам никакой полезной информации. Прошивку к вышеуказанной схеме можете найти по этой ссылке. Ну а этот вариант поможет вам подключать несколько термометров разом, а так же использовать один из приборов PIC на выбор.
В нашем случае был автомобиль ВАЗ 2110, который не имел дополнительного отверстия для циферблата датчика, поэтому мы вырезали его самостоятельно. Установив циферблат, может быть такое, что яркость циферблата превышает яркость других приборов на панели, поэтому на циферблат мы наклеили затемняющую поверхность, которая немного снизила его яркость. Данный небольшой тюнинг вашего автомобиля обеспечит вам более точную слежку за параметрами температуры двигателя автомобиля, а также вовремя оповестит вас о перегреве.
Источник
Термодинамическое определение[]
Температура — величина, обратная изменению энтропии (степени беспорядка) системы при добавлении в систему единичного количества теплоты: 1/T = ΔS/ΔQ.
История термодинамического подхода
Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.
В равновесном состоянии температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Если в системе два тела имеют одинаковую температуру, то между ними не происходит передачи кинетической энергии частиц (тепла). Если же существует разница температур, то тепло переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой, потому что суммарная энтропия при этом возрастает.
Температура связана также с субъективными ощущениями «тепла» и «холода», связанными с тем, отдает ли живая ткань тепло или получает его.
Некоторые квантовомеханические системы могут находится в состоянии, при котором энтропия не возрастает, а убывает при добавлении энергии, что формально соответствует отрицательной абсолютной температуре. Однако такие состояния находятся не «ниже абсолютного нуля», а «выше бесконечности», поскольку при контакте такой системы с телом, обладающим положительной температурой, энергия передается от системы к телу, а не наоборот (подробнее см. Квантовая термодинамика).
Свойства температуры изучает раздел физики — термодинамика. Температура также играет важную роль во многих областях науки, включая другие разделы физики, а также химию и биологию.
Устройство и принцип работы термореле
Для любительских конструкций чаще всего практикуется использование терморезисторов, диодов или транзисторов. На их основе получается простейшая электрическая схема.
Заданная температура поддерживается путем периодического включения или выключения ТЭНа – нагревательного элемента. Когда температура подойдет к заданному уровню происходит срабатывание сравнивающего устройства – компратора, отключающего ТЭН. Однако при всей кажущейся простоте, на практике встречаются определенные сложности.
Наибольшую трудность представляет настройка и регулировка требуемой температуры. Характерные точки шкалы температур определяются путем поочередного погружения датчика в емкость с тающим льдом и кипятком. Таким образом, удается откалибровать температуру ноль градусов и температуру кипения. На основании полученных данных настраивается необходимая промежуточная температура срабатывания термореле.
В схеме термореле рекомендуется использовать температурные сенсоры, уже откалиброванные в заводских условиях. Они выпускаются в виде датчиков, работающих с микроконтроллерами. Передача информации осуществляется в цифровом виде. Чаще всего в конструкциях используется устройство LM335 и его модификации 135 и 235. Первая цифра маркировки означает предназначение прибора. Датчик с цифрой 1 применяется в военной области, с 2 – в индустрии, а 3 предназначена для бытовых приборов. Именно 335-я модель используется в схеме бытового реле. Прибор предназначен для работы в температурном диапазоне от -40 до +100 градусов.