Temperaturmessungen

Die Temperatur ist eine numerische Messung davon, wie kalt oder warm etwas sein kann. Es ist möglich, die Temperatur von vielen verschiedenen Dingen zu messen, einschließlich der Luft, der Körpertemperatur, des Wassers und mehr. Wenn es wärmer ist, bedeutet dies, dass die kinetische Energie der Moleküle im gerade gemessenen Raum höher ist. Bei niedrigerer Temperatur bewegen sich die Moleküle langsamer. Die niedrigste mögliche Temperatur ist der absolute Nullpunkt. Auf dem absoluten Nullpunkt werden sämtliche molekularen Bewegungen gestoppt. Dies ist eine hypothetische Temperatur. Sogar im Weltall kühlt die Temperatur nur auf drei Grad über dem absoluten Nullpunkt ab.

 

Wie wird Temperatur gemessen?

 

Heutzutage ist eine breite Auswahl von verschiedenen Geräten zur Messung der Temperatur in Verwendung. Thermoelemente sind Spannungsgeräte, die die Temperatur anzeigen können, indem sie die Größe der Spannungsänderung in einem Gerät messen. Wenn die Ausgangsspannung eines Thermoelements steigt, wird auch die Temperatur höher. Thermoelemente befinden sich meistens innerhalb von Abschirmungen aus Metall und Keramik, die sie vor der Außenumgebung schützen. Ein weiterer Typ von elektronischen Geräten zur Temperaturmessung ist der Widerstandstemperaturmessfühler. Anders als bei den Thermoelementen, ist er linear. Einige Geräte können auch mit Statusänderungssensoren ausgestattet sein, die Temperaturänderungen messen. Diese zeigen einfach eine Statusänderung an, wie beispielsweise vom Wasser zum Dampf. Sie bieten eigentlich keine genaue Temperaturmessung.

 

In welchen verschiedenen Einheiten kann Temperatur gemessen werden?

 

Nachstehend werden alle Methoden zur Messung von Temperaturen dargestellt. In Abhängigkeit davon, was und warum gemessen wird, kann es erforderlich werden, die Daten auf verschiedene Weise aufzuzeichnen. Einige dieser Methoden sind weiterhin in Verwendung, während andere überholt sind und nur aus historischer Sicht von Nutzen sind.

 

• Celsius – Celsius ist eine Skala zur Temperaturmessung, die nach Ander Celsius, einem Astronomen aus Schweden, benannt wurde. Er entwickelte die erste Version dieser Temperaturskala im 18. Jahrhundert. Bis 1954 standen 0 Grad Celsius für den Gefrierpunkt und 100 Grad Celsius für den Siedepunkt des Wassers. Mit der Einführung der Kelvin-Skala haben sich die Dinge verändert.
• Fahrenheit – Die Fahrenheit-Skala ist eine Skala zur Temperaturmessung auf der Basis eines Vorschlags von Daniel Gabriel Fahrenheit im Jahr 1724. Gemäß dieser Skala wird Wasser bei 32 Grad Fahrenheit (F) zu Eis, gefriert, und kocht bei 212 Grad Fahrenheit. Heutzutage verwenden die meisten Länder die Celsius-Skala zur Messung von Temperaturen, aber einige Länder der Welt nutzen weiterhin Fahrenheit. Unter anderem verwenden folgende Länder diese Skala:
  • Die Bahamas
  • Die Cayman-Inseln
  • Palau
  • Die Vereinigten Staaten
• Kelvin – Die Kelvin-Skala zeichnet den absoluten Nullpunkt als 0 K aus. Auf der Kelvin-Skala friert Wasser bei 273,16 K und kocht bei 373,16 K. Diese Temperaturskala existiert noch nicht so lange wie die Celsius- und Fahrenheit-Skalen, es gibt sie aber seit gut über 150 Jahren. Lord Kelvin schrieb eine Abhandlung unter dem Titel On an Absolute Thermometric Scale (Auf einer absoluten thermometrischen Skala), die vom Bedarf für eine absolute Nullpunkt-Temperatur handelte und die zu jener Zeit bei -273 Grad Celsius liegen sollte.
• Rankine – Diese Temperaturmessskala wurde nach William John Macquorn Rankine benannt, der die Skala im Jahr 1848 vorschlug. In den Vereinigten Staaten verwenden einige technische Bereiche diese Temperaturskala. 0 Grad R ist dasselbe wie 0 Grad K – es steht für die Temperatur des absoluten Nullpunkts. Die Skala weicht von dort ausgehend aber ab, wobei der Gefrierpunkt des Wassers bei 491,67 R liegt.
• Newton – Sir Isaac Newton erstellte die Newton-Temperaturskala um 1700. Sein Versuch war tatsächlich der erste richtige Versuch, eine Art von Temperaturskala zu erschaffen. Die Skala war nicht ganz genau und enthielt Referenzpunkte, die „glühende Kohle“ und „kalte Luft im Winter“ umfassten. Er legte fest, dass null Grad jene Temperatur sein sollte, bei der Wasser gefriert und 33 Grad die Temperatur sein sollte, bei der Wasser kocht. Diese war der Celsius-Skala ähnlich, wobei es leicht nachzuvollziehen ist, dass sie ein direkter Vorläufer davon ist.
• Réaumur – Ein weiterer Begriff für diese Skala ist oktogesimale Division. Diese Temperaturskala legt den Gefrierpunkt von Wasser bei 0 Grad und dessen Kochpunkt bei 80 Grad fest. Rene Antoine Ferchault de Réaumur schlug eine ähnliche Skala im Jahr 1730 vor und aus diesem Grund, trägt sie seinen Namen. Dies war eine beliebte Form der Temperaturmessung in Europa bis zu den 1790ern, obwohl einige Länder das System noch bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts verwendeten.
• Rømer – Die Rømer-Skala, benannt nach einem dänischen Astronomen unter dem Namen Ole Christenson Rømer, begann mit der Verwendung der Null als Gefrierpunkt von Salzlake. Der Kochpunkt vom Wasser wurde gemäß dieser Skala bei 60 Grad festgelegt. Diese Skala wurde jedoch geändert, als Rømer erkannte, dass der Gefrierpunkt von klarem Wasser in Wirklichkeit vom Gefrierpunkt der Salzlake abweicht, der von vielen Temperaturskalen zur Bestimmung des Gefrierpunkts verwendet wird. Obwohl keiner mehr diese Skala verwendet, ist sie von historischer Bedeutung, da sie die erste kalibrierte Skala war.
• Delisle – Diese Skala wurde von Joseph-Nicolas Delisle im Jahr 1732 entwickelt und verwendete die Temperatur von kochendem Wasser als Nullpunkt. Er fügte 150 Grade hinzu, um zur Gefriertemperatur des Wassers zu gelangen.

 

Durch die vielen großen Unterschiede zwischen diesen Skalen kann die Umrechnung von einer zu einer anderen problematisch werden. Die Suche nach Umrechnungstabellen oder auch Online-Konvertierungsrechnern ist die schnellste und einfachste Methode zur Durchführung der Umrechnungen.

 

Warum ist es wichtig, die Temperatur im Bereich Elektronik zu messen?

 

Die Elektronik umfasst größtenteils sensible Geräte, wobei eine zu hohe oder niedrige Temperatur in den elektrischen Geräten, zur Beschädigung des Geräts führen kann. Hitzeschäden treten in der Elektronik auf zwei verschiedenen Weisen auf. Ein Beispiel ist ein elektronisches Gerät wie eine Videospielkonsole.

 

Die Temperatur des Geräts steigt, während es verwendet wird. Wenn es zu warm wird, kann dadurch die Elektronik im Gerät tatsächlich beschädigt werden, wodurch es unbrauchbar wird. In vielen Elektroniktypen gibt es Ausfallsicherungen zum Abschalten des Geräts bei steigenden Temperaturen. Die neue Konsole PlayStation 4 macht dies ebenfalls, wenn die Temperatur zu hoch wird.

 

Ein weiteres Beispiel: An einem heißen Tag nimmt man das Telefon mit und lässt es im Auto liegen. Die Temperatur steigt und kann eventuell das Gerät beschädigen, da es keine Möglichkeit gibt, die Hitze abzuschalten. Kälte kann dieselbe Wirkung auf einige Elektroniktypen haben, einschließlich Computer, aber im Allgemeinen stellt die Hitze das größere Problem dar. Dies ist der Grund dafür, warum einige Elektroniktypen, wie beispielsweise die zuvor erwähnten Computer, mit Ventilatoren ausgestattet sind, um alleTeile kühl zu halten.

 

Welche Typen von Messgeräten sind erhältlich?

 

• Drehscheiben-Thermometer - Ein Drehscheiben-Thermometer, manchmal Differentialabsorption-Lidarthermometer genannt, verwendet einen metallischen Zeiger auf einer runden Scheibe mit der Temperaturskala. Sie enthalten einen der verschiedenen Arten von Temperatursensoren, darunter Bimetall, Wasserdampfspannung, Flüssigkeits- oder Gasfüllung.
• Digitale Thermometer – Ein digitales Thermometer ist mit Sensoren und Sonden zur Messung von Temperaturen ausgestattet und tendiert zu höherer Genauigkeit, als die gewöhnlichen Quecksilber-Thermometer. Sie sind im Allgemeinen tragbar und haben eine digitale Anzeige, die das Ablesen der Temperatur erleichtert. Einige bieten sowohl Fahrenheit- als auch Celsius-Messwerte.
• IR-Thermometer – Dies ist ein kontaktfreier Thermometertyp. Sie bestimmen die Temperatur durch Aufzeichnung der thermischen Strahlung. Sie sind genau und einfach in der Verwendung. Eine der häufigsten Anwendungen von IR-Thermometern umfasst die Suche nach warmen und kalten Stellen in einem Haus, wodurch die Strömung von Luft in das und aus dem Haus bestimmt werden kann. Feuerwehrleute verwenden sie zur Suche nach warmen Stellen. Sie können warme Stellen sogar auf elektrischen Schalttafeln erkennen.
• Flüssigkeit im Glas Thermometer – Dies ist der gängigste Thermometertyp. Sie zeichnen sich durch ein Glasrohr aus, das einen Kolben mit Quecksilber an einem Ende enthält. Die Flüssigkeit kann silber oder rot sein. Bei steigender Temperatur steigt das Quecksilber im Rohr. Dies ist eine einfache Methode zur Messung von Temperaturen, ist aber nicht die genaueste.

 

Welche anderen Methoden zur Temperaturmessung gibt es?

 

Die obigen sind die gängigsten Arten zur Messung von Temperaturen. Sie sind jedoch nicht die einzigen Methoden zur Messung von Temperaturen. Weitere Optionen schließen die Thermoelemente, die im ersten Teil des Artikels erwähnt wurden, ein. Silikondioden, Widerstands-Temperaturdetektoren und Thermistoren sind einige der weiteren Methoden zur Messung von Temperaturen für verschiedene Anwendungen.

 

Was sind Temperaturfühler?

 

Ein Temperaturfühler ist ein Element, das mit einem Messgerät, beispielsweise mit einem digitalen Thermometer oder einem Thermostat verbunden ist. Der Fühler erkennt die Temperatur eines beliebigen Bereichs, indem er sich befindet und bietet eine genaue und schnelle Messung der Temperatur. Als Teil eines Thermostats kann der Fühler die Temperatur erkennen und weitermelden, wodurch das Thermostat weiß, ob die Temperatur zu hoch, zu niedrig oder genau richtig ist.

 

Was sind Wärmebildkameras?

 

Wärmebildkameras sind Kameras zur Messung der Temperatur einer Stelle, indem infrarote Strahlung als sichtbares Licht auf dem Bildschirm angezeigt wird. Dadurch können die Anwender sehen, ob es sehr warme oder kalte Stellen gibt. Wärmebildkameras werden besonders häufig bei der Feuerwehr verwendet. Sie verwenden sie zunächst zur Suche nach warmen Stellen und um bei Rauch oder in der Dunkelheit sehen zu können. Die Kameras erkennen auch die Körperwärme, wodurch die Rettungsarbeiten erleichtert werden. Die meisten Kameras sind tragbar, aber einige neuere Versionen sind auf die Helme der Feuerwehrmänner montiert.

 

Was sind Thermometer-Kits?

 

Ein Thermometer-Kit ist im Allgemeinen der einfachste und kostengünstigste Weg, um ein hochqualitatives Thermometer sowie weitere benötigte Zubehörteile, beispielsweise Fühler und Koffer, zu kaufen. Mit einigen Kits werden auch weitere Elemente, beispielsweise Spannungsdetektoren, mitgeliefert. Bei der Auswahl eines Kits ist es wichtig, sich alle mitgelieferten Elemente anzusehen, um sicherzustellen, dass sie von ihnen benötigt werden. Einige brauchen nur das Thermometer und keine Spannzwingen oder Multimeter, die in einigen Kits zu finden sind. Berufstätige oder Bastler im Bereich Elektronik hingegen werden erkennen, dass der Kauf eines Kits mit einem Multimeter und einem Thermometer Geld spart und ihnen die wirklich benötigten Werkzeuge bietet.

 

Was sind Kalibratoren?

 

Zur Messung der Temperatur verwendete Geräte mit Bimetallen, die eine niedrige Spannung erzeugen, wenn sie kombiniert werden, oder Geräte, die eine der weiteren Temperaturerkennungsmethoden verwenden, müssen zuverlässig sein. Um zuverlässig zu sein, müssen sie zunächst kalibriert werden. Gute Kalibratoren stellen die höchste Genauigkeit der Temperaturmessungen sicher, die ein Gerät bieten kann.

 

Welche Kalibratortypen sind erhältlich?

 

• Blockkalibratoren – Dieser Kalibratortyp kann Präzision und Mobilität zu günstigen Preisen bieten. Sie bieten hohe Präzision und Stabilität.  Zur Kalibrierung setzen die Anwender die Temperatursonden in den Kalibrator. Mit den größeren Blockkalibratoren ist es möglich, mehrere Thermometer gleichzeitig zu kalibrieren.
• RTD-Kalibratoren – RTD steht für „Resistance Temperature Detector“ (Widerstandstemperaturdetektor). Diese Kalibratortypen sorgen dafür, dass diese Geräte und Detektoren immer präzise sind. Sie sind sehr häufig in Laboratorien und auch in Elektronik herstellenden und technischen Einrichtungen zu finden.
• Thermoelement-Kalibratoren – Diese Kalibratoren stellen die Präzision der Thermoelemente sicher, die nicht immer so leicht zu kalibrieren sind wie andere temperierte Geräte. Die richtigen Kalibratoren unterstützen die Vereinfachung des Prozesses, soweit möglich. Sie können das Thermoelement simulieren und viele Kalibratoren funktionieren mit unterschiedlichen Thermoelementtypen.

 

Bei der Beschaffung eines Kalibrators oder Temperaturmessgeräts für einen bestimmten Bereich ist es wichtig, das richtige Gerät für Ihre spezifischen Bedürfnisse zu kaufen. Stellen Sie sicher, dass der ausgesuchte Kalibrator mit Ihrem eigenen Thermoelement oder Thermometer auch funktioniert.