Когда-то кузнец легко мог определить подходящий момент для обработки металлического образца только по одному его цвету. Наметанный глаз и богатый опыт позволяли практически безошибочно определить нужное время для первого удара молотом.
Речь, конечно же, тут идёт про раскаленный образец. А под подходящим моментом мы понимаем требуемую температуру, при которой внутри железяки уже произошли нужные процессы. Зерно металла достигло определённого размера или сформировались нужные фазы.
Правда как может зависеть цвет от температуры?
Всё это попахивает чуть ли не магией, но не наукой. Но на самом деле такая зависимость и правда есть! Кузнец был вовсе не волшебником, а просто выработал умение определять цвета очень точно.
На практике существует группа приборов, которая называется пирометрами. Они умеют делать тоже самое, что делал когда-то кузнец. "Смотрят" на образец и исходя из цветов и предполагаемого химического состава определяют температуру. Такие устройства очень активно используются и имеют довольно высокую точность.
Как формируется цвет
Физический эффект тут довольно простой. Для начала, нам нужно вспомнить, как формируется цвет.
Цвет определяется длиной волны излучения которое воспринимается нашими глазами. Волна эта появляется в результате отражения и процесс это довольно сложный. Свет не просто отражается от внешнего слоя образца как вода отпрыгивает от стены, он взаимодействует со структурой образца и после энергетического обмена формируется новая световая волна с определенной длиной, которую мы и видим как определенный цвет.
Помимо такого механизма формирования изображения и цвета возможен и ещё один вариант. Ответьте-ка на вопрос - Солнце...Оно отражает цвет или испускает? Логично предположить, что большая часть света всё же испускается солнцем в результате протекающей химической реакции. Исходим пока из корпускулярно-волнового дуализма, который так часто критикуют, но который вполне себе работает как модель.
Почему раскаленное тело светится
Если коротко и сильно упрощенно. Частицы, наделенные энергией, испускают кванты света. Это происходит только в том случае, если перешагивается некоторый барьер. Этот барьер проще всего перешагнуть посредством температуры. Нагрели тело и наделили частицы тепловой энергией. Увеличивается интенсивность теплового движения. Больше интенсивность - больше света.
При этом свет испускается с определенными характеристиками. Длина волны излучаемого света разная и зависит она от "меры воздействия". Это воздействие оказывает температура и именно она сообщает частичкам энергию. Горячая железка - это не просто горячая железка! Это тело, частицы которого сейчас имеют такую-то интенсивность движения. Увеличь эту интенсивность и оно засветится. Ну а потом расплавится, когда связи разрушатся.
Со стороны мы видим железяку, которая в зависимости от её температуры, будет иметь цвет от ярко-оранжевого до алого.
Зависимость такую легко выявить и установить систематику, где каждой температуре железа будет соответствовать цвет каления.
Температура, являясь мерой внутренней энергии, напрямую определяет интенсивность излучения от раскаленного образца и его цвет. Ведь только при определенной энергии (читай как температуре) объект способен что-то излучать.
Что насчёт термометра?
Пример работает не только с калением и с металлами. Каждое тело при определенных температурах что-то да испускает. Излучение есть и при нормальных условиях.
Тела при относительно низких температурах нагрева уже испускают инфракрасное излучение в некоторых количествах. Радиатор отопления тоже испускает такое излучение. Только оно для нас невидимо.
Причина появления такого излучения та же, что и при испускании световых волн разного цвета. Только исходное тело видимый цвет пока не меняет. Ещё не успевает его поменять. Частицы активны, испускают энергию, но не в том диапазоне, чтобы она являлась видимым светом.
На этом принципе построена работа бесконтактных термометров.
Так что делает пирометр?
Прибору же, определяющему температуру по цвету, остается лишь сопоставить длину волны зафиксированного излучения в нужный цвет и провести параллели с таблицей калибровки.
Получается, что определять температуру по цвету вполне возможно и это не является чем-то из серии магии. Кстати говоря, таблицы с цветами каления и их примерами - вполне обычная инженерная практика.
------------
Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала.
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
