மீவெப்பநிலை அளவி

ஒரு ஒளியியல் மீவெப்பநிலை அளவி

ஒரு மாலுமி காற்றோட்ட அமைப்பின் (ventilation system) வெப்பநிலையை சோதிக்கிறார்.

மீவெப்பநிலை அளவி (pyrometer) என்பது ஒரு தொலையுணர்வு (remote-sensing) வெப்பநிலைமானியாகும். அது ஒரு பரப்பின் வெப்பநிலையை கண்டறியப் பயன்படுகிறது. வரலாற்றில் பல மீவெப்பநிலை அளவிகள் இருந்துள்ளன. ஆனால் நவீன காலத்தில் பயன்படும் மீவெப்பநிலை அளவிகள், தூரத்திலுள்ள ஒரு பரப்பின் வெப்பநிலையை, அது வெளிப்படுத்தும் வெப்பக் கதிர்வீசலின் மூலம் ஏற்படும் நிறமாலையைக் கொண்டு அளக்கப்படுகிறது. எனவே மீவெப்பநிலைஅளவியல் (pyrometry) செயல்பாடு சில நேரங்களில் கதிர் வீச்சளவியல் (radiometry) எனவும் அழைக்கப்படுகிறது.

மீவெப்பநிலை அளவியிலுள்ள pyro என்ற கிரேக்க சொல்லிற்கு தீ ("πυρ") என்று அர்த்தம். மீவெப்பநிலை அளவி என்பது வௌ்ளொளிர்வை (incandescence) ஏற்படுத்தும் ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை அளக்கப் பயன்படுகிறது. கட்புல ஒளியை உமிழும் ஒரு பொருள், குறைந்த பட்சம் செஞ்சூடான நிலையில் இருக்க வேண்டும்.

அகச்சிவப்பு வெப்பநிலை அளவி (infrared thermometer) அல்லது நவீன மீவெப்பநிலை அளவி, குளிர்ந்த வெப்பநிலையையும் அளக்க உதவுகிறது. அகச்சிவப்பு கதிர்வீசலின் பாயத்தை (infrared radiation flux) கணக்கிடவும் பயன்படுகிறது.

வடிவமைப்பு

நவீன மீவெப்பநிலை அளவிகள் ஒரு ஒளியியல் அமைப்பையும், உணர்கருவியையும் (detector) கொண்டுள்ளது. ஒளியியல் அமைப்பு, வெப்பக் கதிர்வீசலை உணர்கருவியில் குவிக்கிறது. உணர்கருவியின் வெளியீடு குறியீடு (T) வெப்பநிலையையும், இசுட்டீஃபான்- போல்ட்சுமான் விதியின் அடிப்படையில் j^* கதிர் வீச்சுத் திறனையும், σ இசுட்டீஃபான்- போல்ட்சுமான் மாறிலியையும், εவிகிதத் தொடர்பையும் குறிக்கிறது.

$j^{\star }=\epsilon \sigma T^4$

அதன் வெளியீடு தொலைவிலுள்ள ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை, அப் பொருளைத் தொடாமலே கண்டறியும். வெப்பமின் இரட்டை மற்றும் மின்தடை வெப்பமானி போன்ற வெப்பமானிகள், பொருளின் மீது வைக்கப்பட்டு ஒரு வெப்பச் சமநிலை அடைந்த பின்பே வெப்பநிலையை அளக்கிறது.

வரலாறு

1852ல் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு மீவெப்பநிலை அளவி. சூடேற்றப்பட்ட உலோக பட்டை (a) என்ற நெம்புகோலை அழுத்திக் கொண்டிருக்கிறது, இது (b) என்ற குறிமுள்ளை நகர்த்துகிறது, இது (c) என்ற அளவுகோலின் மேலே நகர்கிறது. (e) என்ற நகராப்பொருள் உலோகப்பட்டையை அழுத்திப் பிடித்துக் கொண்டுள்ளது. (c) உள்ள ஒரு சுருள்வில் (c) யுடன் இணைக்கப்பட்டு, பட்டை குளிர்ந்தவுடன் தன் நிலையை அடையுமாறு செய்யப்பட்டுள்ளது.

சோசியா வெட்ச்வூட் என்ற மண்பானை வினைஞர், தனது சூளையில் முதல் மீவெப்பநிலை அளவியைப் பயன்படுத்தினார். களிமண், சூடேற்றப்படும் அளவு அதன் நிறத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது மற்றும் அதில் ஏற்படும் சுருக்கங்கள் சூளையின் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து எவ்வாறு மாறுகிறது எனக் கண்டறிந்தார். இதே சோதனை பின்னர் உலோகப் பட்டைகளைக் கொண்டு செய்யப்பட்டது.

ஒரு தொழில்நுட்ப வல்லுநர், 2650°F வெப்பநிலையில் உருக்கப்பட்ட சிலிக்கானை மீவெப்பநிலை அளவியைப் பயன்படுத்தி சோதிக்கிறார்.

1901 ல் முதல் மறையும் மின்னிழை அணல்மானியை (disappearing filament pyrometer) கால்பார்ன் மற்றும் கார்ல்பாம் (L. Holborn and F. Kurlbaum) இணைந்து உருவாக்கினர். இக் கருவியில் உள்ள மின்னிழை ஒன்று பார்ப்பவரின் கண்களுக்கும், வெப்பத்தால் ஒளிவிடும் (incandescent) பொருளுக்கும் இடையே அமைந்துள்ளது. மின்னிழைக்குள்ளே செல்லும் மின்னோட்டம் மாற்றம் செய்யப்பட்டு, இதன் நிறமும் பொருளின் நிறமும் ஒரே மாதிரி இருக்கும் படி செய்யப்படுகிறது. பின்னர் கொடுக்கப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் அளவைக் கொண்டு வெப்பநிலை கணக்கிடப்படுகிறது. இது பொருளின் வெப்ப உமிழ்திறனின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. வெப்ப உமிழ்திறன், பரப்பின் அமைப்பைப் பொறுத்து மாறுபடுவதால், அளவுகளின் துல்லியத்தன்மையைப் பாதிக்கிறது.

இந்தக் குறைபாட்டை நீக்க இரு நிற மீவெப்பநிலை அளவி உருவாக்கப்பட்டது. இது பிளாங்க் விதியின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட அலை நீளத்தின் கதிர் வீச்சு செறிவையும், வெப்பநிலையையும் ஒப்பிடுகிறது. இவ்வகை மீவெப்பநிலை அளவிகள் 1939 ல் பயன்பாட்டுக்கு வந்தன.

ஒப்பீடு மீவெப்பநிலை அளவிகள் பயன்பாட்டிற்கு வந்த பிறகு, எந்த உலோகத்தின் வெப்பநிலையும், எந்த இரு அலை நீளங்களின் வெப்ப உமிழ்திறனும் எளிதாக அளவிடப்பட்டன.

1992 ல் அமெரிக்க நாட்டின் தேசிய தர அளவு மற்றும் தொழிற்நுட்ப நிறுவனம் (National Institute of Standards and Technology) பல அலைநீள மீவெப்பநிலை அளவிகள் உருவாக்க திட்டமிட்டது. பொருட்களின் வெப்ப நிலையை துல்லியமாக அளக்க திட்டமடப்பட்டது.

பயன்கள்

மீவெப்பநிலை அளவிகள், நகரும் பொருட்கள் அல்லது மிக அதிக வெப்பநிலையிலுள்ள தொட முடியாத பொருட்களின் வெப்பநிலையை அளக்க பயன்படுகிறது.

உலோகவியல் மற்றும் உலைக்களப் பயன்பாட்டில் வெப்பநிலை என்பது முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. உருகு வெப்பநிலையில் உலைக்களனை நிலைநிறுத்த மீவெப்பநிலை அளவிகள் பயன்படுகிறது. உருக்கிப் பிரித்தெடுத்தல் முறையில் கசடுகளைச் சரியான வெப்பநிலையில் பிரித்தெடுக்க உதவுகிறது. இந்தப் பயன்பாட்டிற்கு வெப்ப மின்னிரட்டை பயன்படுத்தப் படுகின்றன. ஆனால் அவற்றை தொடர்ந்து பயன்படுத்துவதும், உயர் வெப்பநிலையில் பயன்படுத்துவதும் இயலாததாக உள்ளது.

1930 ல் கட்டு (Fixed) நைட்ரசன் ஆராய்ச்சி மையத்தில், ஒளியியல் மீவெப்பநிலை அளவியைப் கொண்டு கோக் உலைக்களனின் எரிதல் வெப்பநிலைக் கணக்கிடப்படுகிறது.

1300 °C வெப்பநிலையில் வெப்பப் பதனிடல் முறையில் உருக்கப்பட்ட உப்பைப் பயன்படுத்தி எஃகு சுத்தப்படுப்படுகிறது. இந்த வெப்பநிலையை நிலைநிறுத்த மீவெப்பநிலை அளவி உதவுகிறது.

ஊதுலைத் திறப்பு மீவெப்பநிலை அளவி (tuyère pyrometer) என்பது ஒரு ஒளியியல் கருவியாகும், ஊதுலைத் திறப்பு வழியாக வரும் காற்றை பயன்படுத்தி வெப்பநிலை அளக்கப்படுகிறது.

நீராவி கொதிகலன், மீவெப்பநிலை அளவியுடன் இணைக்கப்பட்டு நீராவியின் கொதிநிலை அளக்கவும், நீராவியைக் கொதி நீர் நிலைக்கு மேல் வெப்பூட்டுவதற்கான அமைப்பாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சூடேற்றபட்ட வளிக்கூடுடன் (hot air balloon) மீவெப்பநிலை அளவி இணைக்கப்பட்டு, அதன் வெப்பநிலை கண்காணிக்கப்பட்டு, அதன் துணி தீப்பிடிக்காமல் பாதுகாக்கப்படுகிறது.

பரிசோதனைக்குட்படும் வளிமச் சுழலி மீவெப்பநிலை அளவி இணைக்கப்பட்டு, அதன் சுழல்சக்கரம் கொண்டுள்ள தரை வெப்பநிலையை அறியப்படுகிறது.

மேலும் பார்க்க

• வெப்பக் கதிர்வீசல்

வெளியிணைப்புகள்

• The tuyère pyrometer patent
• Infrared and radiation pyrometers
• A multiwavelength pyrometer patent