Λύσεις — Ενότητα 1.2: Θερμοκρασία και Θερμότητα (σελ. 47) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 1.2: Θερμοκρασία και Θερμότητα

Λύσεις στις 2 ερωτήσεις της ενότητας 1.2: η διαφορά μεταξύ θερμότητας (μορφή ενέργειας) και θερμοκρασίας (μέτρο ενεργειακής κατάστασης), και τα κυριότερα είδη θερμομέτρων (διαστολής υγρού, διμεταλλικού ελάσματος, αντίστασης, θερμοστοιχεία, οπτικά πυρόμετρα) με έμφαση στα θερμοστοιχεία και τα οπτικά πυρόμετρα που χρησιμοποιούνται σε αεροπορικούς κινητήρες.

Διαφορά θερμότητας και θερμοκρασίας

Ερώτηση: Περιγράψτε τη διαφορά μεταξύ της θερμότητας και της θερμοκρασίας.

Απάντηση:

• §1.2.2. «Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας... Η διαφορά της θερμότητας με τη θερμοκρασία είναι ότι η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας, ενώ η θερμοκρασία είναι το μέτρο εκείνο με το οποίο προσδιορίζουμε το ποσό της θερμότητας και αποτελεί ένδειξη της ενεργειακής κατάστασης του σώματος.»

Σύνοψη: Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας, η οποία ορίζεται ως η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε ένα άλλο εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ τους. Η θερμοκρασία, αντίθετα, δεν είναι ενέργεια αλλά το μέτρο με το οποίο προσδιορίζουμε το ποσό της θερμότητας — αποτελεί ένδειξη της ενεργειακής κατάστασης ενός σώματος. Με άλλα λόγια, ένα σώμα δεν «έχει» θερμότητα· έχει θερμοκρασία, και η θερμότητα είναι η ενέργεια που μεταφέρεται μεταξύ δύο σωμάτων όταν υπάρχει διαφορά στις θερμοκρασίες τους (πάντα από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμότητα = μορφή ενέργειας που μεταφέρεται λόγω διαφοράς θερμοκρασίας· θερμοκρασία = μέτρο/ένδειξη της ενεργειακής κατάστασης, όχι ενέργεια

Είδη θερμομέτρων και εφαρμογή σε αεροπορικούς κινητήρες

Ερώτηση: Αναφέρατε τα κυριότερα είδη θερμομέτρων και τις αρχές λειτουργίας. Ποια από αυτά βρίσκουν εφραρμογή σε αεροπορικούς κινητήρες;

Απάντηση:

• §1.2.1. «Υπάρχουν διάφοροι τύποι θερμόμετρων, ανάλογα με τη φυσική ιδιότητα που χρησιμοποιούν... 1. Τα κοινά θερμόμετρα που βασίζονται στη διαστολή ενός υγρού... 2. Τα θερμόμετρα διμεταλλικού ελάσματος... 3. Τα θερμόμετρα αντίστασης... 4. Τα θερμοστοιχεία ή θερμοζεύγη... χρησιμοποιούνται σε αεροπορικούς κινητήρες για τη μέτρηση της θερμοκρασίας κατά την έξοδο των καυσαερίων από το στρόβιλο. 5. Τα οπτικά πυρόμετρα... χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των πτερυγίων στις πρώτες βαθμίδες στροβίλων.»

Σύνοψη: Τα κυριότερα είδη θερμομέτρων, ανάλογα με τη φυσική ιδιότητα που εκμεταλλεύονται, είναι πέντε: 1) τα κοινά θερμόμετρα, που βασίζονται στη διαστολή ενός υγρού (υδράργυρος ή αλκοόλη) όταν θερμαίνεται και στη συστολή του όταν ψύχεται· 2) τα θερμόμετρα διμεταλλικού ελάσματος, που βασίζονται στην ίδια αρχή διαστολής αλλά ενός στερεού· 3) τα θερμόμετρα αντίστασης, που μετρούν τη μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης ενός αγώγιμου υλικού με τη θερμοκρασία· 4) τα θερμοστοιχεία ή θερμοζεύγη (thermocouples), που μετρούν την τάση που αναπτύσσεται στην επαφή δύο διαφορετικών μετάλλων όταν θερμαίνονται· και 5) τα οπτικά πυρόμετρα, που μετρούν την εκπεμπόμενη ακτινοβολία από την πηγή θερμότητας σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Σε αεροπορικούς κινητήρες βρίσκουν εφαρμογή κυρίως τα θερμοστοιχεία (θερμοζεύγη), για τη μέτρηση της θερμοκρασίας εξόδου των καυσαερίων από τον στρόβιλο, και τα οπτικά πυρόμετρα, για τη μέτρηση της θερμοκρασίας επιφάνειας των πτερυγίων στις πρώτες βαθμίδες στροβίλων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σε αεροπορικούς κινητήρες: θερμοστοιχεία (θερμοκρασία καυσαερίων εξόδου) και οπτικά πυρόμετρα (θερμοκρασία πτερυγίων στροβίλου)