Algemene informatie over druk en temperatuur

Druk en temperatuur zijn twee fysische grootheden die een belangrijke rol spelen in de thermodynamica. Temperatuur verwijst naar de thermische toestand (Grieks thermis "warm") van een lichaam. Hoe koud of warm een medium is, hangt af van de atomen of moleculen waaruit het is opgebouwd. Kinetische energie wordt opgewekt door de beweging van de deeltjes. Hoe hoger de kinetische energie, hoe hoger de temperatuur van het medium. Wanneer alle atomen of moleculen van een lichaam in rust zijn, wordt het absolute nulpunt bereikt. Deze komt overeen met een waarde van 0 Kelvin en kan niet worden onderschreden. In de thermodynamica wordt de temperatuur gerelateerd aan het absolute nulpunt de absolute temperatuur genoemd.

In natuurkundige termen is druk het resultaat van een kracht die loodrecht op een oppervlak werkt. Hoe kleiner het oppervlak of hoe groter de kracht die op het oppervlak werkt, hoe hoger de druk. Druk die optreedt in vloeistoffen en in gassen (samen vloeistof genoemd) kan hydrostatische, dynamische of totale druk zijn. Een hydrostatische druk ontstaat in stilliggende vloeistoffen of gassen alleen door de zwaartekracht. Daarom wordt het ook gravitatiedruk genoemd. Dit staat in contrast met dynamische druk. Het ontstaat wanneer een vloeistof beweegt, bijvoorbeeld wanneer water door een pijp stroomt. Dynamische druk is een belangrijke parameter in vloeistofmechanica. De totale druk (ook wel totale druk genoemd) is de som van de statische en de dynamische druk.

Apparaten voor drukmeting

Apparaten voor drukmeting worden in het algemeen manometers genoemd. Zij worden hoofdzakelijk gebruikt voor het meten van de druk in vloeistoffen en gassen en moeten worden onderscheiden van barometers, die specifiek worden gebruikt voor het meten van de luchtdruk. Manometers kunnen relatieve druk, absolute druk of differentiële druk meten, afhankelijk van het ontwerp. Absolute druk is de druk in een vacuüm, dus absolute drukmeters meten altijd ten opzichte van een absoluut vacuüm. Zij zijn uitgerust met slechts één drukaansluiting. Relatieve druk is de druk in verhouding tot de atmosferische luchtdruk. Dit is de druk die door luchtmassa's onder invloed van de zwaartekracht van de aarde op het aardoppervlak wordt uitgeoefend. Relatieve drukmeetinstrumenten meten daarom altijd in verhouding tot de omgevingslucht en hebben ook maar één drukaansluiting. Drukverschilmeters daarentegen hebben twee drukaansluitingen omdat zij het verschil tussen twee drukken meten (= drukverschil).

Manometers verschillen niet alleen in de vraag of zij een relatieve, absolute of differentiële druk meten, maar ook in het meetprincipe waarop zij zijn gebaseerd. Sommige drukmeters kunnen de druk rechtstreeks meten, andere onrechtstreeks. Tot deze laatste behoren drukmeters met een veerelastisch meetelement. Een voorbeeld hiervan is de membraandrukmeter. Het meetelement van dit toestel bestaat uit een cirkelvormige diafragmaveer die tussen twee flenzen is geklemd en doorbuigt zodra een druk op het diafragma wordt uitgeoefend. De mate van vervorming is de maat voor de te meten druk en wordt via een aanwijsmechanisme overgebracht op een schaalverdeling. Met behulp van membraandrukmeters kunnen lage drukken tot 16 mbar worden gemeten. Zelfs lagere drukken kunnen worden gemeten met een manometer voor capsules. Dit is een speciale vorm van de membraandrukmeter. Het meetelement van een manometer voor capsules bestaat uit twee membranen die aan elkaar zijn gelast om een gesloten drukkamer te vormen. Het diafragma zet uit of krimpt, afhankelijk van de vraag of er over- of onderdruk op de binnenzijde van de capsuleveer werkt. Deze beweging wordt doorgegeven aan de beweging. Aangezien de drukkamer zichzelf niet ledigt, zijn capsuleveerthermometers niet geschikt voor het meten van druk in vloeibare media, maar alleen in gasvormige media.

Naast mechanische drukmeting is er elektronische drukmeting, waarbij druksensoren worden gebruikt. Zij zetten drukveranderingen om in elektrische signalen en worden daarom ook wel druktransmitters genoemd. Druksensoren zijn gebaseerd op verschillende meetprincipes en verschillen in hun constructie.

Apparaten voor temperatuurmeting

Apparaten voor technische temperatuurmeting worden thermometers genoemd. Zij zijn verkrijgbaar in vele uitvoeringen en zijn gebaseerd op verschillende meetprincipes. Er zijn zowel contactloze meetthermometers als thermometers die contact met het te meten voorwerp vereisen. Een voorbeeld van contactthermometers zijn bimetaalthermometers. Zij bestaan uit twee met elkaar verbonden metalen strips die in verschillende mate uitzetten wanneer warmte wordt toegepast. Hierdoor buigt het bimetaal. De mate van buiging geeft informatie over de temperatuurwaarde.

Weerstandsthermometers vereisen ook contact met het gemeten voorwerp. Zij maken gebruik van het feit dat de elektrische weerstand van geleiders verandert naar gelang van de temperatuur. Dergelijke weerstanden worden ook thermistors genoemd, die temperatuursensoren of temperatuurvoelers zijn. Thermistors worden onderverdeeld in zogenaamde warme geleiders en PTC-thermistors. In het geval van hete geleiders neemt de elektrische weerstand af naarmate de temperatuur stijgt. Zij hebben een negatieve temperatuurcoëfficiënt, waarvan hun alternatieve benaming NTC-weerstand (NTC = negatieve temperatuurcoëfficiënt) is afgeleid. PTC-thermistors daarentegen hebben een weerstand die toeneemt naarmate de temperatuur stijgt. Zij hebben een positieve temperatuurcoëfficiënt (PTC).

Thermistors moeten niet worden verward met thermokoppels, die ook als contactthermometers kunnen worden gebruikt. Thermokoppels bestaan uit twee draden van verschillende metalen of metaallegeringen die aan één uiteinde met elkaar zijn verbonden. Infraroodthermometers of pyrometers zijn geschikt voor contactloze temperatuurmeting. Zij detecteren de elektromagnetische straling die elk voorwerp uitzendt zodra de temperatuur ervan boven het absolute nulpunt ligt. Aangezien de intrinsieke straling verandert naar gelang van de temperatuur, kan een concrete temperatuurwaarde worden bepaald.

Waar moet u op letten bij het kopen van temperatuur- en drukmeetinstrumenten?

Aangezien er een breed scala van thermometers en manometers bestaat, is het van belang vooraf het specifieke toepassingsgebied te bepalen. Drukmeters in robuuste uitvoering bijvoorbeeld zijn de juiste keuze voor gebruik in veeleisende omgevingen, maar kunnen ook op andere gebieden van de elektronische meettechniek worden gebruikt. Drukmeters voor de lastechniek zijn uitdrukkelijk geschikt voor gebruik in de lastechniek. Om de gebruiker de grootst mogelijke bescherming te bieden, zijn zij uitgerust met diverse veiligheidsvoorzieningen en hebben zij bovendien talrijke tests ondergaan om te garanderen dat zij niet barsten of ontbranden in geval van overbelasting. Contactdrukmeters zijn zeer geschikt voor het bewaken van grenswaarden en geven een signaal wanneer een vooraf gedefinieerde meetwaarde wordt overschreden of onderschreden. Ook bij thermometers is de juiste toepassing doorslaggevend. Bimetaalthermometers worden onder meer gebruikt in de constructie van machines en leidingen en in de verwarmingstechniek, terwijl IR-thermometers een goede keuze zijn voor het opsporen van constructiefouten, zoals koudebruggen, of voor het controleren van airconditioningsystemen.

Meetbereik en meetnauwkeurigheid zijn andere belangrijke aankoopcriteria voor thermometers en manometers. Voor nauwkeurige meettaken worden manometers met fijne metingen aanbevolen, die meetwaarden in het bereik van kleine deeltjes weergeven. Digitale manometers bieden ook een hoge meetnauwkeurigheid, mits zij zijn uitgerust met krachtige meetsensoren. Ze hebben gemakkelijk af te lezen LC-displays en zijn geschikt voor zowel stationaire als mobiele metingen. Bij thermometers zijn ook een op de meettaak afgestemd temperatuurbereik en nauwkeurige meetresultaten van belang. Wanneer voor een apparaat bijvoorbeeld een basisnauwkeurigheid van ±1 procent is gespecificeerd, betekent dit dat de gemeten waarde 1 procent mag afwijken van de werkelijke waarde. U moet deze factor in gedachten houden als u zo nauwkeurig mogelijke meetresultaten wilt.

In ons assortiment vindt u een grote keuze aan thermometers en manometers, alsook toebehoren en reserveonderdelen voor druk- en temperatuurmeting, bijvoorbeeld omvormers en digitale displays om aan te sluiten. Manometers met afsluitkleppen maken ook deel uit van ons gamma.

Onze praktische tip: Temperatuurregeling

Abrupte veranderingen in de omgevingstemperatuur kunnen de meetresultaten van thermometers en drukmeters vervalsen. Daarom wordt aanbevolen een bepaalde aanpassingstijd in acht te nemen, zodat het meettoestel zich aan de desbetreffende omgevingstemperatuur kan aanpassen. Dit is bijzonder voordelig voor waarnemingen op lange termijn. Veel drukmeters zijn standaard temperatuurgecompenseerd, zodat zij altijd de werkelijke waarden geven wanneer de omgevingstemperatuur verandert. Als het verschil echter te drastisch is (b.v. van -10 °C tot + 20 °C), moet het toestel minstens een half uur op de desbetreffende meetplaats worden geplaatst om zich te kunnen aanpassen.

FAQ Veelgestelde vragen over druk- en temperatuurmetingen

Wat is het verschil tussen onder- en bovendruk?

De relatieve druk kan positief of negatief zijn. Als de gemeten druk groter is dan de omgevingsdruk, spreekt men van overdruk en krijgt de waarde een positief teken. Als de druk lager is dan de omgevingsdruk, is er sprake van onderdruk en wordt dit aangegeven met een negatief teken.

Wat is het doel van de internationale temperatuurschaal?

Om thermometers volgens een uniforme norm te kunnen ijken, wordt de internationale temperatuurschaal van 1990 (IST-90) gebruikt. Hier worden speciale vaste punttemperaturen zoals smelt- en tripelpunten van stoffen gedefinieerd in Kelvin en graden Celsius. De schaal is ook de basis voor de vergelijkbaarheid van temperatuurmetingen.