DEVELOPMENT OF LIQUID-IN-TUBE MICROTHERMOMETERS

Існує  низка  проблем,  які  повинна  вирішити  мікро-  й  нанотермометрія,  щоб  забезпечити  подальший прогрес  та  промислове  освоєння  виробництва  й  застосування  мікрооб’єктів. Найпершою  з  них  вважається  визначення підстав  застосування до цих  об’єктів поняття “температура” подібно до  того,  як  воно  застосовується до макрооб’єктів. Наступною  проблемою  є  оцінювання  змін  температури  контрольованого  об’єкта  внаслідок  акту  термометрування, причому незалежно від застосування контактних чи безконтактних методів. 

У  роботі  проведено  дослідження  на  основі  оптимізації  основного  рівняння  стану  термодинаміки  в  мікро-  та нанообластях.  Внаслідок  його  розв’язання  встановлено  термодинамічні  фактори,  що  визначають  метрологічну характеристику  рідинного  мікро-  і  нанотермометра,  а  також  встановлено  чинники  впливу.  З’ясовано,  як  і  наскільки змінюються термометричні характеристики рідинних термометрів у міру зменшення їхніх лінійних розмірів із переходом у мікро-  і  надалі  у  нанообласть. Показано, що  термометрична  характеристика  кардинально  змінюється  зі  зменшенням лінійних  розмірів,  оскільки  переважною  термодинамічною  силою,  що  визначає  чутливість  до  температури,  стає  сила поверхневого  натягу.  Разом  з  тим,  важливим  стає  фактор  співрозмірності  контрольованого  об’єкта  та  термометра, проектованого  й  застосовуваного  для  вимірювань. Цей фактор  визначає методичну  похибку  вимірювання  температури розглянутим  термометром.  Остання  стає  доволі  значною  за  умови  термометрування  об’єкта,  співмірного  за  об’ємно-теплофізичними властивостями з термометром. 

Для  мікро-   і  нанотехнологій  питання  створення  нанотермометрів  набуває  визначального  значення,   позаяк мінімізація методичної похибки до рівня, нижчого від 1 %, означає, що розміри разом з теплоємністю та питомою вагою термометра повинні бути на порядок меншими за відповідні параметри контрольованого об’єкта.