तापमान माप
तापमान माप तत्काल या बाद के मूल्यांकन के लिए वर्तमान स्थानीय तापमान को मापने की प्रक्रिया का वर्णन करता है। इस प्रक्रिया को थर्मोमेट्री के रूप में भी जाना जाता है। तापमान प्रवृत्तियों का आकलन करने के लिए अत्यंत मानकीकृत माप वाले डेटा समुच्चय का उपयोग किया जाता है।
इतिहास
17वीं शताब्दी से पहले के मानकीकृत तापमान मापन के प्रयास कच्चे थे। उदाहरण के लिए 170 ईस्वी में चिकित्सक गैलेन[1]: 18 एक तटस्थ तापमान मानक बनाने के लिए बर्फ और क्वथनांक पानी के समान भागों को मिश्रित किया। आधुनिक वैज्ञानिक क्षेत्र की उत्पत्ति 1600 के दशक में फ्लोरेंटाइन वैज्ञानिकों द्वारा किए गए कार्यों में हुई है, जिसमें गैलीलियो निर्माण उपकरण सम्मिलित हैं जो तापमान में सापेक्ष परिवर्तन को मापने में सक्षम हैं, परंतु वायुमंडलीय दबाव परिवर्तनों के साथ भ्रमित करने के लिए भी जाने जाते हैं। इन प्रारम्भिक उपकरणों को थर्मोस्कोप कहा जाता था। पहला मुहरबंद थर्मामीटर 1654 में फर्डिनेंडो II डी' मेडिसी, टस्कनी के ग्रैंड ड्यूक द्वारा निर्मित किया गया था। टस्कनी के ग्रैंड ड्यूक, फर्डिनेंड II।[1]: 19 आज के थर्मामीटर और तापमान के पैमाने का विकास 18वीं शताब्दी के प्रारंभ में हुआ, जब गेब्रियल फारेनहाइट ने पारा थर्मामीटर और पैमाने का उत्पादन किया, दोनों को ओले क्रिस्टेंसेन रोमर द्वारा विकसित किया गया था। सेल्सीयस तथा केल्विन पैमानों के साथ फ़ारेनहाइट का पैमाना अभी भी उपयोग में है।
प्रौद्योगिकियाँ
तापमान मापने के लिए कई विधियाँ विकसित की गई हैं। इनमें से अधिकांश कार्यशील सामग्री की कुछ भौतिक गुणों को मापने पर निर्भर करते हैं जो तापमान के साथ परिवर्तित होता रहता है। तापमान मापने के लिए सबसे साधारण उपकरणों में से एक काँच-में-पारा थर्मामीटर है। इसमें पारा या कुछ अन्य तरल से भरी कांच की नली होती है, जो कार्यशील द्रव के रूप में कार्य करती है। तापमान में वृद्धि से द्रव का विस्तार होता है, इसलिए द्रव की मात्रा को मापकर तापमान का निर्धारण किया जा सकता है। इस तरह के थर्मामीटर सामान्यतः अंशांकित किए जाते हैं ताकि थर्मामीटर में द्रव के स्तर को देखकर तापमान को सरलता से पढ़ा जा सके। एक अन्य प्रकार का थर्मामीटर जो वास्तव में व्यवहार में ज्यादा उपयोग नहीं किया जाता है, परंतु सैद्धांतिक दृष्टिकोण से महत्वपूर्ण है, गैस थर्मामीटर है।
तापमान मापने के लिए अन्य महत्वपूर्ण उपकरणों में सम्मिलित हैं:
- थर्मोक्यूल्स
- थर्मिस्टर्स
- प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर
- पायरोमीटर
- लैंगम्यूअर प्रोब्स (एक प्लाज्मा के इलेक्ट्रॉन तापमान के लिए)
- अवरक्त थर्मामीटर
- अन्य थर्मामीटर
तापमान को मापते समय यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए कि मापक उपकरण (थर्मामीटर, थर्मोकपल, आदि) वास्तव में वही तापमान है जिसे मापा जा रहा है। कुछ परिस्थितियों में मापने वाले उपकरण से निकलने वाला ताप तापमान में उतार-चढ़ाव का कारण बन सकता है, इसलिए मापा गया तापमान प्रणाली के वास्तविक तापमान से भिन्न होता है। ऐसे स्थिति में मापा गया तापमान न केवल प्रणाली के तापमान के साथ, बल्कि प्रणाली के ताप हस्तांतरण गुणों के साथ भी भिन्न होता है।
वह तापीय आराम जो मनुष्य, जानवर और पौधे अनुभव करते हैं, केवल एक काँच के थर्मामीटर पर दिखाई देने वाले तापमान से संबंधित नहीं होता है। परिवेशी वायु में सापेक्ष आर्द्रता का स्तर कम या ज्यादा वाष्पीकरणीय शीतलन को प्रेरित कर सकता है। गीले-बल्ब तापमान का मापन इस आर्द्रता प्रभाव को सामान्य करता है। माध्य दीप्तिमान तापमान भी तापीय आराम को प्रभावित कर सकता है। वायु शीतलक प्रभाव जलवायु को शांत परिस्थितियों की तुलना में वायु की स्थिति में ठंडा महसूस कराता है, भले ही एक काँच थर्मामीटर समान तापमान प्रदर्शित कर रहा हो। वायु प्रवाह शरीर से या शरीर में ताप हस्तांतरण की दर को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप समान परिवेश के तापमान के लिए शरीर के तापमान में बड़ा परिवर्तन होता है।
थर्मामीटर का सैद्धांतिक आधार ऊष्मप्रवैगिकी का शून्यवाँ नियम है जो बताता है कि यदि आपके पास तीन पिंड A, B और C हैं, यदि A और B एक ही तापमान पर हैं, और B और C एक ही तापमान पर हैं तो A और C भी उसी तापमान पर होगा। B, बेशक, थर्मामीटर है।
थर्मोमेट्री का व्यावहारिक आधार त्रिगुण बिंदु कोशिकाओं का अस्तित्व है। त्रिगुण बिंदु दबाव, आयतन और तापमान की स्थितियाँ हैं जैसे कि पदार्थ के तीन चरण एक साथ उपस्थित होते हैं, उदाहरण के लिए ठोस, वाष्प और तरल। एकल घटक के लिए त्रिगुण बिंदु पर स्वतंत्रता की कोई डिग्री नहीं होती है और तीन चर में किसी भी परिवर्तन के परिणामस्वरूप सेल से एक या अधिक चरण लुप्त हो जाते हैं। इसलिए, त्रिगुण बिंदु कोशिकाओं को तापमान और दबाव के लिए सार्वभौमिक संदर्भ के रूप में प्रयोग किया जा सकता है (गिब्स चरण नियम देखें)।
कुछ परिस्थितियों में ब्लैक-बॉडी विकिरण के प्लैंक के नियम के प्रत्यक्ष उपयोग से तापमान को मापना संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि तापमान को डब्ल्यूएमएपी जैसे उपग्रह प्रेक्षणों द्वारा देखे गए फोटोन के वर्णक्रम से मापा गया है। क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के माध्यम से क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के अध्ययन में एकल कण स्पेक्ट्रा कभी-कभी थर्मामीटर के रूप में कार्य करते हैं।
गैर-इनवेसिव थर्मोमेट्री
हाल के दशकों के दौरान, कई थर्मोमेट्रिक तकनीकों का विकास किया गया है। बायोटेक संदर्भ में सबसे आशाजनक और व्यापक गैर-इनवेसिव थर्मोमेट्रिक तकनीकें चुंबकीय अनुनाद छवियों, कम्प्यूटरीकृत टोमोग्राफी छवियों और इकोटोमोग्राफी के विश्लेषण पर आधारित हैं। ये तकनीकें संवेदन तत्व को पेश किए बिना ऊतकों के भीतर तापमान की निगरानी करने की अनुमति देती हैं।[2] प्रतिक्रियाशील प्रवाह के क्षेत्र में (जैसे, दहन, प्लास्मा), लेजर प्रेरित प्रतिदीप्ति (LIF), CARS, और लेजर अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग इंजन, गैस-टरबाइन, शॉक-ट्यूब, संश्लेषण रिएक्टरों के अंदर तापमान को मापने के लिए किया गया है।[3] आदि। इस तरह की ऑप्टिकल-आधारित तकनीकों की क्षमता में माप के विषय (जैसे, लौ, शॉक-हीटेड गैस) को परेशान न करने की क्षमता के बावजूद तेजी से माप (नैनोसेकंड टाइमस्केल तक) सम्मिलित है।
सतह वायु का तापमान
पृथ्वी की सतह के पास वायु का तापमान मौसम संबंधी वेधशालाओं और मौसम स्टेशनों पर मापा जाता है, सामान्यतः एक आश्रय में रखे थर्मामीटर का उपयोग करते हुए जैसे कि स्टीवेन्सन स्क्रीन, एक मानकीकृत अच्छी तरह वायुदार सफेद रंग का उपकरण आश्रय। थर्मामीटर को जमीन से 1.25-2 मीटर ऊपर रखा जाना चाहिए। इस सेटअप का विवरण विश्व मौसम विज्ञान संगठन (डब्लूएमओ) द्वारा परिभाषित किया गया है।
एक सतत रिकॉर्डिंग थेर्मग्रफ़ से एक वास्तविक दैनिक माध्य प्राप्त किया जा सकता है। आम तौर पर यह असतत रीडिंग के माध्यम से अनुमानित होता है (उदाहरण के लिए 24 घंटे की रीडिंग, चार 6-घंटे की रीडिंग, आदि) या दैनिक न्यूनतम और अधिकतम रीडिंग के माध्यम से (हालांकि बाद में औसत तापमान 1 °C तक हो सकता है) वास्तविक माध्य से अधिक ठंडा या गर्म, प्रेक्षण के समय पर निर्भर करता है)।[4] विश्व का वाद्य तापमान रिकॉर्ड#पूर्ण तापमान v. विसंगतियाँ लगभग 14 °C है।
Comparison of temperature scales
| Comment | Kelvin K |
Celsius °C |
Fahrenheit °F |
Rankine °Ra (°R) |
Delisle °D ¹ |
Newton °N |
Réaumur °R (°Ré, °Re) ¹ |
Rømer °Rø (°R) ¹ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Absolute zero | 0 | −273.15 | −459.67 | 0 | 559.725 | −90.14 | −218.52 | −135.90 |
| Lowest recorded natural temperature on Earth (Vostok, Antarctica - 21 July 1983) |
184 | −89 | −128 | 331 | 284 | −29 | −71 | −39 |
| Celsius / Fahrenheit's "cross-over" temperature | 233.15 | −40 | –40 | 419.67 | 210 | –13.2 | –32 | –13.5 |
| Fahrenheit's ice/salt mixture | 255.37 | −17.78 | 0 | 459.67 | 176.67 | −5.87 | −14.22 | −1.83 |
| Water freezes (at standard pressure) | 273.15 | 0 | 32 | 491.67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 |
| Average surface temperature on Earth | 287 | 14 | 57 | 517 | 129 | 4.6 | 12 | 15.4 |
| Average human body temperature ² | 310.0 ±0.7 | 36.8 ±0.7 | 98.2 ±1.3 | 557.9 ±1.3 | 94.8 ±1.1 | 12.1 ±0.2 | 29.4 ±0.6 | 26.8 ±0.4 |
| Highest recorded surface temperature on Earth (Furnace Creek, USA - 10 July 1913) |
329.8 | 56.7 | 134 | 593.7 | 65.0 | 18.7 | 45.3 | 37.3 |
| Water boils (at standard pressure) | 373.15 | 100 | 212 | 672 | 0 | 33 | 80 | 60 |
| Gas flame | ~1773 | ~1500 | ~2732 | |||||
| Titanium melts | 1941 | 1668 | 3034 | 3494 | −2352 | 550 | 1334 | 883 |
| The surface of the Sun | 5800 | 5526 | 9980 | 10440 | −8140 | 1823 | 4421 | 2909 |
1 This temperature scale is in disuse, and of mere historical interest.
2 Normal human body temperature is 36.8 ±0.7 °C, or 98.2 ±1.3 °F. The commonly given value 98.6 °F is simply the exact conversion of the nineteenth-century German standard of 37 °C. Since it does not list an acceptable range, it could therefore be said to have excess (invalid) precision. See Temperature of a Healthy Human (Body Temperature) for more information.
Some numbers in this table have been rounded off.
मानक
अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स (ASME) ने तापमान मापन, B40.200 और PTC 19.3 पर दो अलग और अलग मानक विकसित किए हैं। B40.200 बायमेटेलिक-एक्ट्यूएटेड, फुल-प्रणाली और लिक्विड-इन-काँच थर्मामीटर के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है। यह थर्मोवेल्स के लिए दिशानिर्देश भी प्रदान करता है। PTC 19.3 प्रदर्शन परीक्षण कोड से संबंधित तापमान माप के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है जिसमें माप त्रुटियों के बुनियादी स्रोतों और उनसे निपटने के लिए तकनीकों पर विशेष जोर दिया जाता है।
यूएस (एएसएमई) मानक
- B40.200-2008: थर्मामीटर, डायरेक्ट रीडिंग और रिमोट रीडिंग।[5]
- PTC 19.3-1974(R2004): तापमान माप के लिए प्रदर्शन परीक्षण कोड।[6]
यह भी देखें
- तापमान और दबाव माप प्रौद्योगिकी की समयरेखा
- तापमान के पैमाने का रूपांतरण
- रंग तापमान
- प्लैंक तापमान
- तापमान डेटा लकड़हारा
- उपग्रह तापमान माप
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 T. J. Quinn (1983). Temperature. London: Academic Press.
- ↑ "हाइपरथर्मल प्रक्रिया". Measurements and Biomedical Instrumentation Lab. Università Campus Bio-Medico di Roma.
- ↑ Chrystie, Robin S. M.; Feroughi, Omid M.; Dreier, Thomas; Schulz, Christof (2017-03-21). "SiO मल्टी-लाइन लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति नैनोकणों के लौ-संश्लेषण में मात्रात्मक तापमान इमेजिंग के लिए". Applied Physics B (in English). 123 (4): 104. Bibcode:2017ApPhB.123..104C. doi:10.1007/s00340-017-6692-0. ISSN 1432-0649.
- ↑ Baker, Donald G. (June 1975). "Effect of Observation Time on Mean Temperature Estimation". Journal of Applied Meteorology. 14 (4): 471–476. Bibcode:1975JApMe..14..471B. doi:10.1175/1520-0450(1975)014<0471:EOOTOM>2.0.CO;2.
- ↑ "ASME". American Society of Mechanical Engineers. Retrieved 13 May 2015.
- ↑ "मेरी तरह". American Society of Mechanical Engineers. Archived from the original on 2015-09-08. Retrieved 13 May 2015.
बाहरी संबंध
- Callendar, Hugh Longbourne (1911). . Encyclopædia Britannica (in English). Vol. 26 (11th ed.). pp. 814–821. Another contemporaneous survey of related material.
- Callendar, Hugh Longbourne (1911). . Encyclopædia Britannica (in English). Vol. 26 (11th ed.). pp. 821–836. A detailed contemporaneous survey of thermometric theory and thermometer design.
- A comparison of different measurement technologies Agilent Technologies, Inc. "Practical Temperature Measurements" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2017-11-16. Retrieved 2018-11-19.
[We] explore the more common temperature monitoring techniques and introduce procedures for improving their accuracy.
