Hiện nay, người ta có thể đo nhiệt độ bằng cảm biến hồng ngoại. Hãy tìm hiểu thông tin và thực hiện các yêu cầu sau:
- Nêu nguyên lí đo nhiệt độ của cảm biến hồng ngoại
- Nêu cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại điện tử (Hình 2.2c) để đo nhiệt độ
Tìm hiểu thông tin trên mạng internet
- Nguyên lý đo nhiệt độ của cảm biến hồng ngoại dựa trên quy luật Bức xạ Đối với Vật Thể Nóng (Planck's Law of Radiation). Theo đó, vật thể nóng sẽ phát ra bức xạ elecromagnetic, trong đó bao gồm cả sóng hồng ngoại.
+ Phát bức xạ hồng ngoại: Khi một vật thể có nhiệt độ cao hơn không khí xung quanh, nó sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại này bao gồm các phổ sóng có bước sóng tương ứng với nhiệt độ của vật thể theo định luật Planck.
+ Thu sóng hồng ngoại: Cảm biến hồng ngoại có khả năng thu sóng hồng ngoại từ vật thể. Dựa trên quy luật Planck, cảm biến hồng ngoại có thể quét và thu nhận các bức xạ từ vật thể.
+ Chuyển đổi thành dữ liệu nhiệt độ: Dữ liệu thu được từ sóng hồng ngoại sau đó được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ ứng với phổ sóng được thu nhận. Cảm biến hồng ngoại thường được calib để chuyển đổi tín hiệu đo thành giá trị nhiệt độ chính xác.
+ Hiển thị kết quả: Dữ liệu nhiệt độ sau khi được chuyển đổi được hiển thị trên màn hình hoặc được gửi đến bảng điều khiển hoặc thiết bị đo khác để quan sát và ghi lại.
- Cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại điện tử để đo nhiệt độ khá đơn giản và thuận tiện:
+ Đảm bảo pin của nhiệt kế hồng ngoại có đủ năng lượng để hoạt động.
+ Đảm bảo môi trường xung quanh không bị che phủ hoặc có vật thể nào gây ảnh hưởng đến quá trình đo.
+ Bật nhiệt kế hồng ngoại bằng cách nhấn nút nguồn hoặc bật công tắc.
+ Nếu nhiệt kế có nhiều chế độ đo (ví dụ như chế độ cơ bản và chế độ đo khoảng cách), hãy chọn chế độ phù hợp.
+ Nếu có nhu cầu, điều chỉnh cài đặt trên nhiệt kế để đảm bảo nó đang đo theo đơn vị đo mong muốn (Celsius hoặc Fahrenheit).
+ Nếu nhiệt kế có khả năng đo khoảng cách, hãy điều chỉnh khoảng cách đo sao cho nó phản ánh đúng với điều kiện sử dụng.
+ Hướng nhiệt kế hồng ngoại về vật thể bạn muốn đo nhiệt độ.
+ Nhấn nút đo trên nhiệt kế để bắt đầu quá trình đo.
+ Chờ một khoảng thời gian ngắn để nhiệt kế hồng ngoại đo và hiển thị kết quả nhiệt độ.
+ Sau khi đo xong, tắt nhiệt kế để tiết kiệm năng lượng.
Các bài tập cùng chuyên đề
Trong thời tiết mùa đông giá lạnh, cùng ở trong phòng học, nếu chạm tay vào song sắt ở cửa sổ, ta có cảm giác lạnh, nhưng chạm tay vào bàn gỗ ta có cảm giác đỡ lạnh hơn. Có phải vì chiếc bàn gỗ có nhiệt độ cao hơn không? Vì sao? Làm thế nào có thể biết được nhiệt độ các vật?
Cho biết nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên nguyên tắc vật lí nào?
Đối với mỗi công việc dưới đây, hãy xác định giới hạn đo của loại nhiệt kế phù hợp:
a) Người làm vườn đo nhiệt độ trong nhà kính.
b) Một kĩ sư lập bản đồ nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong lò nung kim loại.
c) Một kĩ thuật viên theo dõi nhiệt độ trong dây chuyền hóa lỏng hydrogen.
Cho hai nhiệt kế rượu và thủy ngân. Dùng nhiệt kế nào có thể đo được nhiệt độ của nước đang sôi? Cho biết nhiệt độ sôi của rượu và thủy ngân lần lượt là 80oC và 357oC.
Quan sát các nhiệt kế thủy ngân và nhiệt kế rượu thấy ở phần trên của nhiệt kế thường phình ra, chỗ phình ra đó có tác dụng
Khi nhúng một nhiệt kế rượu vào nước nóng, mực rượu trong ống nhiệt kế tăng lên vì:
Phát biểu nào sau đây không đúng?
Người ta chọn thủy ngân và rượu để chế tạo nhiệt kế vì
Nhiệt kế nào sau đây có thể dùng để đo nhiệt độ của nước đang sôi?
Thông thường, nhiệt kế thuỷ ngân thường dùng để đo thân nhiệt có phạm vi đo từ 35 °C đến 42 °C. Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai.
a) Vì đó là giới hạn tối đa trong sự dãn nở vì nhiệt của thuỷ ngân.
b) Vì thân nhiệt bình thường của con người nằm trong khoảng này.
c) Vì nhiệt độ cao hơn 42 °C thì thể tích thuỷ ngân biến thiên không còn tuyến tính.
d) Vì nhiệt độ thấp hơn 35 °C thì thể tích thuỷ ngân biến thiên không còn tuyến tính.
Hãy nêu một vài khó khăn nếu dùng nước thay cho thuỷ ngân trong các nhiệt kế.
Các thang đo nhiệt độ của nhiệt kế thuỷ ngân được xây dựng dựa trên việc thể tích thuỷ ngân tăng tuyến tính theo nhiệt độ. Có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm vấn đề này hay không? Nếu có, hãy thử đề xuất một phương án kiểm chứng bằng thực nghiệm vấn đề này.
Nhiệt kế thuỷ ngân (tương tự như Hình 3.1) được chế tạo bao gồm một bầu nhỏ có chứa thuỷ kh ngân gắn với một ống thuỷ tinh có đường kính hẹp. Thể tích thuỷ ngân trong ống là không đáng kể so với thể tích của bầu. Thể tích thuỷ ngân thay đổi theo nhiệt độ và được thấy rõ qua sự thay đổi độ cao của thuỷ ngân trong ống. Không gian phía trên thuỷ ngân có thể được lấp đầy bằng nitrogen ở áp suất thấp. Hãy giải thích cách mà chúng ta có thể chia các vạch hiển thị mức nhiệt độ theo thang Celsius như hình bên.
Thang nhiệt độ Fahrenheit hiện nay (đơn vị là độ F) được sử dụng rộng rãi ở Mỹ và một số quốc gia nói tiếng Anh khác. Nhiệt kế thuỷ ngân đo nhiệt độ phân trong phòng thường có độ chia cả thang Celsius và thang Fahrenheit (Hình 3.2).Thang nhiệt độ Fahrenheit lấy điểm chuẩn của nước đóng băng là 32 °F và nhiệt độ sôi của nước là 212 °F.
1. Thân nhiệt bình thường của con người là 37 °C sẽ có nhiệt độ là bao nhiêu độ F.
2. Nhiệt độ tại New York vào một ngày đầu tháng 9 được dự báo là trong khoảng 75 °F – 94 °F. Hãy đổi khoảng nhiệt độ này sang độ C.
Thân nhiệt bình thường của người là
Số chỉ của nhiệt kế dưới đây là
Không thể dùng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ của hơi nước đang sôi vì
Một nhiệt kế thuỷ ngân dùng để đo nhiệt độ trong nhà có phạm vi từ 5 °C đến 50 °Một kĩ thuật viên sửa thiết kế của nhiệt kế này để tạo ra nhiệt kế đo nhiệt độ có phạm vi từ 10 °C đến 100 °Phát biểu nào sau đây sai?
