¿Cómo medir la temperatura?

La temperatura es, después del tiempo, la cantidad física que se mide con mayor frecuencia. ¿Qué tiempo haría sin indicar las temperaturas?

Además de la temperatura ambiente, la temperatura también se mide en muchos otros entornos. Ya sea la temperatura de funcionamiento de una instalación industrial, la temperatura de los tubos ascendentes y descendentes de los radiadores, la temperatura de almacenamiento de los medicamentos o la temperatura central de un yogur: contrariamente a las previsiones meteorológicas , los valores de temperatura deben ser precisos y correctos en estas áreas. Solo así se garantiza el cumplimiento de las normas y se pueden evitar daños a bienes valiosos.

Los conocimientos básicos adecuados y los consejos prácticos lo preparan bien para sus tareas de medición.

Base física de la temperatura como variable medida

Cuando un físico habla de temperatura, designa una cantidad que mide la energía inherente a los cuerpos. Un cuerpo tiene esta energía debido a los movimientos aleatorios de sus átomos o moléculas. Cuando las partículas se mueven más rápido, la temperatura aumenta. Por tanto, la temperatura es una cantidad de estado. Al igual que otras cantidades como la masa, la capacidad calorífica y otras, la temperatura describe la energía contenida en un cuerpo o, como solemos decir en física, un sistema.

O muy brevemente:

El aporte de energía térmica provoca un aumento en la velocidad de las partículas: la temperatura sube

La extracción de energía térmica provoca una disminución de la velocidad de las partículas: la temperatura desciende

Si un cuerpo ya no tiene energía térmica, sus moléculas están en estado de reposo. Este estado es imposible de lograr en realidad. Se designa como cero absoluto porque no hay un estado energético más pobre. Se le asigna el valor de 0 K (Kelvin). Por eso la temperatura en Kelvin es siempre una cantidad positiva.

Es muy posible medir la temperatura directamente en unidades de energía. Pero la indicación de la temperatura en grados tiene una larga tradición y está firmemente arraigada en la física. Es por eso que hemos mantenido esta tradición hasta el día de hoy por razones prácticas.

Anotar:

La temperatura se muestra en Kelvin (K) y se mide en grados Celsius (° C) o Fahrenheit (° F) (en los EE. UU. Y otros países) para el uso diario.

Las diferencias de temperatura siempre las indican los expertos en Kelvin.

• Conversión: 1 K º 1 ° C = 9/5 ° F
• Fórmulas de conversión según DIN 1345:
• tC = 5/9 (tF - 32) = TK - 273.15
• TK = 273,15 + tC
• tF = 1.8 tC + 32

¿Cómo medir?

¿Cuál es la estructura general de una unidad de medida?

1. La sonda: alberga el sensor. Hay diferentes formas de sensores para diferentes aplicaciones.
2. El tubo de la sonda con el sensor: convierte el valor de medición físico en una señal eléctrica.
3. La línea de conexión: conecta el dispositivo de medición a la sonda (sensor).
4. El dispositivo de medición: convierte las señales de la sonda en valores mostrados (conversión A / D).
5. Resolución: la subdivisión más pequeña aún legible de la unidad de medida.

La resolución

En este ejemplo, la pantalla muestra 22,3 ° C, por lo que la resolución es 0,1 ° C. Si la pantalla mostrara 22.34 ° C, la resolución sería 0.01 ° C. En dispositivos digitales, el último dígito de la pantalla puede saltar +/- 1> unidad. La unidad más pequeña se llama dígito.

Ejemplo: visualización de 22,3 ° C

Pantalla -1 dígito 22,2 ° C; mostrar +1 dígito 22,4 ° C.

Cuanto más pobre sea la resolución de un dispositivo de medición, más un salto de dígitos puede influir en la precisión del dispositivo de medición.

Sensores: funcionamiento

La elección del sensor correcto es fundamental para la precisión del resultado de la medición. Pero no existe un sensor ideal para todas las aplicaciones:

Un rango de medición grande generalmente significa precisión limitada.

Las sondas extremadamente rápidas generalmente no son adecuadas para mediciones en el trabajo diario que requieren un dispositivo robusto.

La forma de construcción determina qué sonda es la más adecuada para una tarea de medición específica.

Sensores de termopar

Unión de medición de tensión eléctrica / unión de referencia.
El valor medido de la unión fría se convierte a 0 ° C.
Se debe respetar un tiempo de respuesta suficiente.

Sensores de resistencia de platino

Principio de medición: coeficiente de temperatura positivo de los metales.

Informe: temperatura y resistencia eléctrica.

Valor de referencia 0 ° C a una resistencia de 100 ohmios mediante un hilo de platino enrollado.

Sensores termistor

Sensores de temperatura basados en mezcla cerámica de óxidos.

Coeficiente de temperatura negativo: CTN.

Sin compensación de unión fría, ideal para cámaras frigoríficas y congeladores.

Tipos de sondas

¿Cuál es la tarea de una sonda?

Los sensores de temperatura capturan la temperatura de un medio y la transmiten al sensor. Para ello, el material del sensor debe adaptarse primero a la temperatura exterior. Por eso nunca se mide la temperatura del medio, sino solo la temperatura de la sonda o del sensor.

La sonda tarda algún tiempo en armonizar con el material que se está midiendo. Una sonda ha adoptado la temperatura del material medido cuando su temperatura es igual a 99% a la temperatura exterior. Este período de tiempo se denomina tiempo t99.

¿Qué formas de construcción de sondas existen?

Existen diferentes formas de construcción de las sondas dependiendo de la aplicación prevista. Así como se usa, por ejemplo, otro cuchillo para cortar pan que para cortar carne; también hay diferentes sondas para medir la temperatura.

Sonda de inmersión / penetración

Armonización de temperatura de sonda y líquido.

Reducción del tiempo de respuesta a la agitación.

t99 aprox. 0,5 segundos en el caso ideal.

Sensor de habitación

Transferencia de calor reducida entre el aire y el sensor.

El sensor es gratis; bueno para el impacto del flujo de aire.

t99 idealmente aprox. 7 seg.

Sonda de contacto

Fuerte salto de temperatura, como si el aire tuviera un efecto aislante.

Eliminación del aislamiento de aire mediante el termómetro de contacto.

t99 aprox. 3 segundos en el caso ideal.

Evitar errores de medición: consejos para medir correctamente

Medidas de penetración e inmersión

Durante las mediciones de penetración o inmersión, la sonda de temperatura se inserta directamente en el objeto de medición. La medición finaliza cuando se alcanza el tiempo t99.

Los errores de medición más frecuentes

Si la sonda de temperatura está más fría que el objeto de medición, la energía en forma de calor se extrae del objeto de medición en las proximidades del sensor. Si hace más calor que el objeto de medición, el objeto recibe calor. También es necesario prestar atención a la relación de masa de la sonda y el medio: cuanto mayor es la relación, mayor es la cantidad de energía extraída del objeto. Como esta extracción de energía ya no permite medir la temperatura real del objeto, una masa demasiado grande de la sonda puede provocar errores de medición.

Consejos para una medición correcta de la penetración

• La profundidad de penetración o inmersión debe ser de 10 a 15 veces el diámetro de la sonda.
• Al medir la inmersión en líquidos, el líquido debe mantenerse en movimiento.
• Idealmente, t99 se alcanza después de aproximadamente 0,5 segundos.

Medida de contacto

En las mediciones de superficie, el cabezal de la sonda se coloca verticalmente sobre la superficie. Aquí es importante asegurarse de que ni la superficie de contacto del cabezal de la sonda ni el objeto de medición sean irregulares, ya que esto puede distorsionar la medición.

Consejos para medir la temperatura de la superficie

• Sostenga la sonda perpendicular a la superficie para que su punta descanse completamente sobre ella.
• No mueva la sonda durante la medición.
• Aplicar una carga aerodinámica constante y suficiente.
• Utilice sondas de contacto de baja masa.
• Idealmente, t99 se alcanza después de aproximadamente 3 segundos.

Medida de temperatura ambiente

Para medir la temperatura del aire en movimiento, la sonda de medición simplemente se mantiene en el ambiente a medir. Lo ideal es utilizar un sensor de habitación con un sensor libre para obtener un tiempo de reacción corto. El resultado de la medición se puede optimizar moviendo la sonda en el aire a una velocidad de 2 m / s durante la medición.

Consejos para medir la temperatura ambiente

• Utilice un sensor de habitación con un sensor libre (sin sensor de penetración o contacto).
• Mueva la sonda durante la medición a una velocidad de 2 m / s.
• Mantenga la sonda alejada de su cuerpo.
• Utilice una sonda protegida contra la radiación.
• Idealmente, t99 se alcanza después de aproximadamente 7 segundos.