ترموکوپل چیست؟

آن چه که گرم است چقدر گرم است و با چه وسیله ای دقیقا می توان گفت که چند درجه گرما دارد؟تصور کنید قصد دارید حرارت چیزی بسیار گرم را ، مثلا ماده ای در حال ذوب را ، اندازه گیری کنید ، در این حالت، طبیعتا  یک دماسنج معمولی برای انجام مراحل کارتان مفید نخواهد بود.

اگر در این مثال ، یک حباب دماسنج جیوه ای را داخل یک گدازه آتشفشانی فرو کنید به این دلیل که دمایش بالاتر از هزار درجه است خواهید دید که که فورا می جوشد زیرا دمای جوش جیوه ۳۵۶ درجه است و نمی توانید با دما سنجتان آن را اندازه بگیرید چون جیوه تبدیل به گاز می شود . در حالت دیگر خود شیشه دماسنج نیز احتمال دارد ذوب شود و از بین برود ، البته این تحت شرایطی است که گدازه  واقعا داغ باشد.

از طرفی دیگر ، می توانید شی بسیار سرد را نیز تست کنید مثلا نیتروژن مایع. اگر امتحان کنید ، خواهید دید که در این حالت نیز نمی توانید با دماسنج ، دمای آن را تخمین بزنید . چرا که در دمای پایین تر از ۳۸ درجه ، جیوه دماسنج شما یخ می زند و تبدیل به یک تکه فلز می شود. سوال اینجاست که با توجه به این تفاسیر چطور می توان دمای اجسام بسیار سرد یا گرم را اندازه گیری کرد و تخمین زد؟

جواب این است: به کمک یک جفت کابل الکتریکی به نام ترموکوپل.  در ادامه توضیح خواهیم داد که آنها چطور کار می کنند.

چگونه ترموکوپل به کمک الکتریسیته ، دما را اندازه می زند؟

زمانی که به شکل علمی در حال مباحثه هستیم ، منظورمان از کلمه رسانایی دو چیز می باشد : یکی به معنای گرما و حرارت است و دیگری به معنای الکتریسیته. فلزاتی همچون طلا و آهن ، حرارت و الکتریسیته را به راحتی انتقال می دهند اما در مقابل ، مثلا پلاستیک نمی تواند گرما و برق را به راحتی انتقال دهد.

به عبارت بهتر ، یک نوع رابطه وجود دارد بین شیوه ای که یک فلز گرما را انتقال می دهد و همان فلز الکتریسیته را منتقل می کند. با توجه به مقالات علمی معتبر در مجلات و سایت ها ، مشخص شده است که جریان برق یا همان الکتریسیته ، توسط الکترون ها انتقال می یابد. اینها ذرات بسیار کوچکی هستند که درون اتم ها بوده و دارای بار می باشند.

زمانی که الکترون ها درون یک اتم جا به جا می شوند ، همچون مورچه هایی که برگها را جا به جا می کنند، الکتریسیته را نیز انتقال می دهند. با کمی تحقیق بیشتر به این نتیجه می رسیم که اگر الکترون ها آزادند تا انرژی الکتریکی را درون فلز  جا به جا کنند پس می توانند برای انتقال انرژی گرمایی نیز آزاد باشند ، و این دلیلی است که چرا فلزات که می توانند انرژی الکتریکی را انتقال دهند برای انتقال گرما نیز مناسبند.

(این چیزها برای غیر فلزات چندان ساده نیستند، در هر صورت ، برای اینکه گرما درون آنها منتقل شود راه های پیچیده تری وجود دارد. اما به منظور فهم ترموکوپل ها فلزات را مورد توجه قرار دادیم.)

 منبع