Термомеханический эффект

Термомехани'ческий эффе'кт,эффект фонтанирования, появление в сверхтекучей жидкости разности давлений D р, обусловленной разностью температур D Т(см. ) .Т. э. проявляется в жидком сверхтекучем гелии в различии уровней жидкости в двух сосудах, сообщающихся через узкую щель или капилляр и находящихся при разных температурах ( рис. , а). Другой наглядный способ демонстрации Т. э. заключается в нагреве излучением трубки, плотно набитой мелким чёрным порошком и опущенной одним концом в сверхтекучий гелий. При освещении порошок быстро нагревается, и в силу термомеханической разности давлений жидкий гелий фонтаном выбрасывается из верхнего конца капилляра ( рис. , б) .Обратный эффект - охлаждение сверхтекучего гелия при продавливании через узкие щели или капилляры - называется .В рамках двухкомпонентной модели сверхтекучего гелия Т. э. можно объяснить как выравнивание концентрации сверхтекучей компоненты, свободно протекающей через щель в направлении нагретой части жидкости. В то же время поток нормальной компоненты в обратном направлении невозможен из-за проявления сил вязкости в узкой щели (см. ) .Термодинамика даёт для разности давлений в Т. э. соотношение D р/D Т= pS,где р - плотность, S - жидкого гелия.

  Лит.:Кеезом В., Гелий, пер. с англ., М., 1949; Мендельсон К., Физика низких температур, пер. с англ., М., 1963.

  И. П. Крылов.

Термомеханический эффект: а - уровень жидкости в сосуде с нагревателем Н выше, чем в сообщающемся с ним сосуде; б - фонтанирование гелия при освещении и нагреве порошка П, находящегося в сосуде со сверхтекучим гелием (В - гигроскопическая вата).

Термонастия

Термона'стия,движение органов растений, обусловленное изменением температуры в окружающей среде; см. .

Термопара

Термопа'ра, температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие Т. основано на эффекте Зеебека (см. ) .Если контакты (обычно - спаи) проводящих элементов, образующих Т. (их часто называют термоэлектродами), находятся при разных температурах, то в цепи Т. возникает эдс (термоэдс), величина которой однозначно определяется температурой «горячего» и «холодного» контактов и природой материалов, примененных в качестве термоэлектродов.

  Т. используются в самых различных диапазонах температур. Так, Т. из золота, легированного железом (2-й термоэлектрод - медь или хромель), перекрывает диапазон 4-270 К, медь - константан 70-800 К, хромель - копель 220-900 К, хромель - алюмель 220-1400 К, платинородий - платина 250-1900 К, вольфрам - рений 300-2800 К. Эдс Т. из металлических проводников обычно лежит в пределах 5-60 мв.Точность определения температуры с их помощью составляет, как правило, несколько К, а у некоторых Т. достигает ~0,01 К. Эдс Т. из полупроводников может быть на порядок выше, но такие Т. отличаются существенной нестабильностью.

  Т. применяют в устройствах для измерения температуры (см. ) и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, и т. п.) Т. образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов ( рис. , а), либо в разрыв одного из них ( рис. , б) .При измерении температуры один из спаев осязательно термостатируется (обычно при 273 К). В зависимости от конструкции и назначения различают Т.: погруженные и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и т. д. См. также .

  Лит.:Сосновский А. Г., Столярова Н. И., Измерение температур, М., 1970.

  Д. Н. Астров.

Схемы включения термопары в измерительную цепь: а - измерительный прибор 1 подключен соединительными проводами 2 к концам термоэлектродов 3 и 4; б - в разрыв термоэлектрода 4; T ₁, Т ₂- температура «горячего» и «холодного» контактов (спаев) термопары.

Термопластическая запись

Термопласти'ческая за'пись,запись оптического изображения или электрических сигналов, несущих информацию об изображении, на прозрачной или отражающей плёнке из ,причём на поверхности плёнки образуется микрорельеф со структурой, соответствующей записываемому изображению (сигналу). Эта система разработана в конце 50-х гг. 20 в. У. Э. Гленном (США) как один из способов консервации телевизионных программ.

  В процессе записи термопластическую (ТП) плёнку сначала электрически заряжают так, чтобы в каждой её точке поверхностная плотность зарядов соответствовала яркости записываемого изображения ( рис. 1 , а). Затем ТП слой расплавляют (например, воздействуя на него инфракрасным излучением). Под действием электростатических сил между поверхностными зарядами и зарядами, возникающими (вследствие электростатической индукции) в электропроводящем слое плёнки, на ТП слое образуется рельеф ( рис. 1 , б), глубина которого в каждой точке определяется плотностью зарядов и, следовательно, яркостью изображения. После этого ТП слою дают застыть. Обычно глубина рельефа не превышает 1 мкм.

  В зависимости от способа нанесения зарядов различают Т. з. обычную и фототермопластическую (ФТП). При обычной Т. з. рабочее распределение зарядов создают в вакуумной камере сфокусированным на плёнку сканирующим электронным лучом, развёртывающим изображение (см. ) .ФТП запись производят в воздушной атмосфере с применением ФТП плёнок, у которых либо сам ТП слой обладает свойством ,либо между ТП и проводящим слоями расположен слой фоточувствительного .Предварительно поверхность ФТП плёнки равномерно заряжают (используя ) ,подобно тому, как это делается в .Затем на неё фокусируют записываемое изображение. Благодаря фотопроводимости плёнки на ТП слое происходит перераспределение зарядов в соответствии с изображением.

  Структуре зарядов на плёнке придают растровый характер (при ФТП записи это достигается, например, фокусировкой изображения на плёнку через сетку). Поэтому получаемый микрорельеф представляет собой совокупность параллельных канавок переменной глубины. При этом, в отличие от ,меняется не плёнки, а её светопреломляющая способность, так что микрорельеф является системой с фазовой (наподобие фазовой ) .

  Воспроизведение записанного рельефного изображения осуществляется оптическими системами, действие которых основано на том, что при прохождении световой волны через плёнку переменной толщины (или отражении от неё) фаза волны претерпевает изменения (волна приобретает так называемый фазовый рельеф, повторяющий рельеф на плёнке). Специальными устройствами эти фазовые изменения преобразуются в амплитудные, то есть в изменения яркости черно-белого изображения, получаемого на экране. Оптическая система ( рис.2 ) устроена так, что если в неё введён участок плёнки без записи (плоскопараллельный участок, рис. 2 , а), то все световые лучи, пройдя конденсор и плёнку, попадают на непрозрачные заслонки, а к экрану не проходят. При наличии записи ( рис. 2 , б) свет рассеивается (дифрагирует) на неровностях плёнки, в результате чего частично проникает между заслонками на экран (через объектив), создавая на нём оптическое изображение рассеивающих центров микрорельефа. Возможно также создание систем для получения и цветных изображений.

  Важным преимуществом Т. з. перед фотографической записью является то, что при Т. з. готовая для воспроизведения сигналограмма образуется практически в процессе записи (время нагрева составляет несколько десятков мсек,время образования микрорельефа ~ несколько мсек) .Кроме того, такую запись при необходимости можно стереть (расплавив ТП слой) и произвести новую запись. Исключительно высокая разрешающая способность ТП и ФТП плёнок, достигающая несколько тысяч линий на мм,при их, как правило, гораздо более высокой чувствительности по сравнению с фото и киноплёнками с такой же разрешающей способностью определяет целесообразность применения Т. з. (помимо телевидения) в таких областях, как , и др.

  Лит.:Термопластическая запись. Сб. пер. ст., М., 1966; Гущо Ю. П., Фазовая рельефография, М., 1974.

  Ю. А. Василевский.

Рис. 2. Схема воспроизведения изображения при черно-белой термопластической записи, иллюстрирующая прохождение световых лучей через неэкспонированный участок плёнки (а) и участок с рельефным изображением (б): 1 - щелевые источники света; 2 - конденсор; 3 - плёнка; 4 - непрозрачные заслонки; 5 - объектив; 6 - экран.

Рис. 1. Строение термопластической плёнки и структура её поверхности до (а) и после (б) образования микрорельефа: 1 - термопластический слой (толщиной 1-10 мкм); 2 - электропроводящий слой (10-100 нм); 3 - основа (10- 50 мкм); значками + и - показаны электрические заряды.

Термопластичные эластомеры

Термопласти'чные эластоме'ры,то же, что .

Термопласты

Термопла'сты,термопластичные полимеры, пластмассы, при переработке которых не происходит химические реакции и материал в изделии сохраняет способность плавиться и растворяться. См. также .

Термопсис

Термо'псис(Thermopsis), род растений семейства бобовых. Многолетние травы с длинным ползучим корневищем. Листья очередные, тройчатые, с прилистниками. Цветки обычно жёлтые, в верхушечных кистевидных соцветиях. Плод - 2- или многосемянный боб. Около 30 видов, на Ю.-В. Европы, в умеренных областях Азии и на юге Северной Америки. В СССР 6-8 видов, преимущественно в степной и полупустынной зонах и в горах. Наиболее распространён Т. ланцетный (Th. lanceolata), произрастающий на Ю.-В. Европейской части, юге Сибири и в Казахстане. Злостный, трудно искоренимый сорняк в посевах пшеницы и др. культур; ядовитое (особенно семена и листья) растение, используется как лекарственное.

  В медицине используется собранная в начале цветения и высушенная трава Т. ланцетного. Содержащиеся в растении алкалоиды, сапонины, эфирное масло и др. вещества оказывают отхаркивающее, а в больших дозах - рвотное действие. Применяют преимущественно при хроническом бронхите в виде настоев, порошка, таблеток, сухого экстракта. Входит в состав комбинированных таблеток и сложных микстур. В медицине используется также близкий вид - Т. туркестанский (Th. turkestanica), произрастающий в Тянь-Шане и на Алтае.

  Лит.:Чефранова З. В., Материалы к монографии рода термопсис (Thermopsis R. Br.), в кн.: Флора и систематика высших растений, М.- Л., 1958; Атлас лекарственных растений СССР, М., 1962.

Термопсис ланцетный: а - верхняя часть растения; б - корневище и основания стеблей; в - ветвь с плодами.

Термореактивные полимеры

Термореакти'вные полиме'ры,то же, что .

Терморегулятор

Терморегуля'тор,устройство для автоматического поддержания температуры на заданном уровне в помещении, сосуде, трубопроводе, печи и др. объектах. линейного Т. основан на измерении длины чувствительного элемента, которая зависит от температуры (см. ) .Сигнал с датчика подаётся на ,который регулирует подачу греющего агента. В Т., применяемых, например, в холодильниках и сушильных шкафах, датчиком является биметаллическая пластинка или спираль. При изменении температуры в среде пластинка изгибается и замыкает контакты электрической цепи исполнительного механизма. Простейшим объёмным Т. является ртутный контактный термометр, в котором при достижении заранее заданной температуры ртуть замыкает электрическую цепь исполнительного механизма. Применяются также объёмные Т. с манометрическим датчиком (см. ) .Сигнал с датчика подаётся на (механический, электрический или пневматический). Термоэлектрические Т. с датчиками в виде или обычно работают совместно с и .Т. входят в системы автоматического регулирования. См. .

Терморегуляция

Терморегуля'ция(от ...и лат. regulo - регулирую), теплорегуляция, способность человека, млекопитающих животных и птиц поддерживать температуру мозга и внутренних органов в узких определённых границах, несмотря на значительные колебания температуры внешней среды и собственной .Температура внутренней среды организма поддерживается на сравнительно постоянном уровне по принципу .Постоянство температуры тела обеспечивается теплопродукцией (её часто называют химической Т.) и (её называют физической Т.). Система Т. включает ,расположенный в ,большое количество термочувствительных нервных клеток в различных отделах центральной нервной системы (от коры головного мозга до спинного мозга), внутренних органов, слизистых оболочек и кожи с соответствующими нервными проводящими путями, эфферентные нервные пути и эффекторные органы в виде кожных сосудов, эндокринных и потовых желёз, скелетных мышц и др. При угрозе происходит расширение кожных сосудов, увеличиваются (или у непотеющих животных) и теплоотдача. При угрозе кожные сосуды суживаются, волосы (или перья) поднимаются (пилоэрекция) и теплоотдача ограничивается, а теплопродукция повышается. Таким образом, организм поддерживает баланс между теплопродукцией и теплоотдачей в различных температурных ситуациях. Отклонение средней температуры внутренних областей тела и крови, мышц, наружных покровов от «установленного» уровня вызывает усиленную импульсацию термочувствительных нервных клеток и терморецепторов. Импульсы достигают центра Т. в гипоталамусе, где формируется «управляющий» сигнал к эффекторным органам Т. Функция Т. находится под контролем высших отделов мозга и, в частности, коры больших полушарий, что позволяет организму на основе общей температурной чувствительности использовать сложные реакции поведенческой Т. (активное избегание высокой или низкой температуры, постройка животными убежищ в виде нор, тёплых гнёзд, изменение величины поверхности тела при свёртывании в клубок на холоде и т. д.). Эффективность Т. относительна. При значительных перепадах внешней температуры или резких изменениях теплопродукции температура мозга и внутренних органов у человека и различных животных может отклоняться от обычных значений от 0,2-0,3 до 1-2 °С и более. У различных организмов отдельные механизмы Т. развиты неодинаково. Так, например, потоотделение свойственно только человеку, обезьянам и непарнокопытным. У других наиболее эффективный механизм теплоотдачи - тепловая одышка. Способность к повышению теплопродукции наиболее выражена у птиц, грызунов и некоторых других животных. См. также .

  Лит.:Бартон А., Эдхолм О., Человек в условиях холода, пер. с англ., М., 1957; Иванов К. П., Мышечная система и химическая терморегуляция, М.- Л., 1965; Benzinger Т. Н., Heat regulation: homeostasis of central temperature in man, «Physiological Reviews», 1969, v. 49, № 4; Comparative physiology of thermoregulation, v. 1-3, N. Y.- L., 1.970- 73.

  К. П. Иванов.

Терморезистор

Терморези'стор(от ...и ) ,термистор, термосопротивление, полупроводниковый резистор, обладающий свойством существенно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Т. - один из наиболее простых полупроводниковых приборов. Главные параметры Т. - диапазон рабочих температур и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), определяемый как относительное приращение сопротивления (в %) при изменении температуры на 1 К. Различают Т. с отрицательным ТКС (ОТ), у которых электрическое сопротивление с ростом температуры убывает, и с положительным ТКС (ПТ), у которых оно возрастает ( рис. ). Для изготовления ОТ используют: смеси окислов переходных металлов (например, Mn, Со, Ni, Cu); Ge и Si, легированные различными примесями; карбид кремния (SiC); полупроводники типа AIII B ^V; синтетический алмаз; органические полупроводники и т. д. Диапазон рабочих температур большинства ОТ лежит в пределах от 170-210 К до 370-570 К с ТКС при комнатных температурах, равным        (-2,4)-(-8,4)%/К. Существуют ОТ высокотемпературные (900-1300 К) и низкотемпературные (4,2-77 K); TKC последних составляет (-15)-(-20)%/К и более. Из ПТ наиболее важны Т., материалом для которых служат твёрдые растворы на основе титаната бария BaTiO ₃(легированные лантаном, церием, висмутом и т. д.); такие ПТ часто называются позиторами. В области температур, близких к сегнетоэлектрическому фазовому переходу (см. ) ,их сопротивление при повышении температуры резко увеличивается (на несколько порядков), и в небольшом (~5 К) интервале температур их ТКС может достигать 50% /К и более. Изменением состава твёрдого раствора можно смещать область фазового перехода в температурном интервале от ~ 200 до ~500 К. ПТ изготовляют также из Si, легированного В.

  Т. выпускаются в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок. Размеры Т. варьируют от нескольких мкмдо нескольких см.На основе Т. разработаны системы и устройства дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации и теплового контроля, температурной компенсации различных элементов электрической цепи, измерения вакуума и скорости движения жидкостей и газов, а также и др.

  Лит.:Шашков А. Г., Терморезисторы и их применение, М., 1967; Шефтель И. Т., Терморезисторы, М., 1973.

  И. Т. Шефтель.

Типичные зависимости электрического сопротивления терморезисторов от температуры: с отрицательным (1) и положительным (2) температурными коэффициентами сопротивления.

Терморецепторы

Термореце'пторы,термоцепторы, нервные окончания ( ) в различных тканях и органах, специфически реагирующие на изменения температуры тела изменением частоты биоэлектрических импульсов и посылающие соответствующие сигналы в центр .В коже различают холодовые Т., показывающие максимум частоты импульсации (9-12 импульсов в 1 сек) при температуре кожи 25-30 °С, и тепловые - максимум частоты импульсации (30-40 импульсов в 1 сек) при температуре кожи 42-45 °С. Температурные ощущения возникают вследствие сочетания Т. обоих видов.

Термос

Те'рмос(от греч. thermуs - тёплый, горячий), сосуд с двойными стенками, обеспечивающий сохранение температуры помещаемых в него пищевых продуктов (без подогрева). По назначению различают бытовые Т. и для общественного питания. Бытовые Т. представляют собой стеклянные ,заключённые в металлический или пластмассовый кожух. Выпускаются с узким горлом и с широким; закрываются пробкой и крышкой. Емкость таких Т. от 0,25 до 2 л. В общественном питании для хранения и перевозки кулинарных изделий применяют Т. ёмкостью до 30 л и так называемые термоконтейнеры, в которые загружают от 3 до 6 судков с пищей; для розничной торговли горячими пирожками, мороженым и т. п. используют термолотки ёмкостью до 10 л. Это оборудование изготовляется обычно из алюминия; пространство между стенками для термоизоляции заполняют пробковой крошкой, гофрированной бумагой, алюминиевой фольгой и т. п. Закрываются крышками, имеющими также двойные стенки.

Термостат

Термоста'т(от ...и греч. statуs - стоящий, неподвижный), прибор для поддержания постоянной температуры. Представляет собой сосуд (металлический, стеклянный и др.), тщательно защищенный тепловой изоляцией от влияния окружающей среды. Постоянство температуры в Т. обеспечивается либо ,либо осуществлением (таяния льда, кипения воды, затвердевания и т. п.), происходящего при определённой температуре. В условиях, когда перепад между температурой окружающей среды и температурой в Т. невелик (диапазон средних температур), постоянной поддерживается температура рабочего вещества (газа, жидкости), заполняющего Т.