стеклянные технические термометры ТТЖ-М исп.1-П и ТСЖ-Х. Принцип действия и характеристики жидкостных термометров

Жидкостный термометр абсолютно справедливо до сих пор считается наиболее распространенным, хотя самый пик его использования пришелся на вторую половину прошлого века. Тем не менее, именно такого типа прибор и сегодня можно встретить в большинстве случаев, когда необходимо измерение температуры, потому следует разобраться, что это, как работает и как с ним обращаться.

Особенности, плюсы и минусы

Жидкостный термометр, как следует из названия, представляет собой прибор для измерения температуры, работа которого возможна благодаря использованию жидкости – текущая температура определяется благодаря тепловому расширению вещества. Вы могли не знать, что этот прибор называется именно так, но его описание даст понять, что его вы видели многократно –

это узкий и тонкий, вертикально ориентированный прозрачный резервуар из стекла или кварца. Внутри него – столбик подкрашенной жидкости, уровень которой меняется в зависимости от температурных условий окружающей среды. К резервуару крепится шкала с отметками, позволяющая выразить результат замеров в градусах.

То, чем заполнен капилляр термометра, должно быть указано в регистрационном удостоверении, ведь утечка спирта, часто выступающего в роли жидкости, не катастрофична для присутствующих, а вот утечка ртути весьма опасна.

ГОСТ не запрещает использовать оба варианта наполнителя и экспериментировать с другими жидкостями, но пользователь обязан знать состав, чтобы адекватно реагировать на разгерметизацию капилляра.

Жидкостные термометры так или иначе считаются одними из самых лучших. Во-первых, они работают на чистой физике, не нуждаясь в источниках питания. Во-вторых, ртутный вариант обладает минимальной термометрической погрешностью – она составляет не более 0,1 градуса. Любые жидкостные термометры стоят очень дешево, обслуживать их просто, а при соблюдении правил эксплуатации они могут служить десятилетиями. При этом диапазон измеряемых температур, в зависимости от выбранной жидкости, может быть каким угодно – от -200 до +750 градусов!

При этом выбор модели позволяет точнее определять температуру в определенном температурном сегменте – например, от 1 до 100 градусов (для воды), от 30 до 40 (градусники для медицины и животноводства), до 150 и выше (промышленные).

Минусы у жидкостных термометров тоже присутствуют, но они обычно касаются не всех таких агрегатов, а только конкретной жидкости, которая используется. Сверхточный

ртутный агрегат опасен утечкой своей «начинки», которая при -39 градусах и вовсе замерзает, а межповерочный интервал устройства составляет добрых 10 минут – быстрее зафиксировать точные данные не получается. Спиртовой термометр «работает» быстрее и является безопасным, но не дает аналогичной точности.

Есть еще и термометры, наполненные органическими жидкостями. Их недостатком является то, что наполнитель смачивает стекло, оставляя на нем разводы при «отступлении», и это может сбивать с толку человека, снимающего показания.

Назначение

Потенциальная сфера применения жидкостных термометров довольно разнообразна, но для каждого случая следует выбирать прибор, предназначенный для решения конкретной задачи.

Чаще других можно встретить следующие варианты агрегатов:

• для помещений с поверкой уровня температуры – чаще всего спиртовые агрегаты, предназначенные для измерения условий в комнате, где находятся люди; могут также использоваться на улице в регионах, где не бывает экстремальных температур, часто ограничиваются шкалой от -50 до +50;
• для измерения температуры при готовке – оснащены только плюсовой температурной шкалой, от уровня комнатной температуры до максимума, который способна выдать печь или духовка; необходимы для создания условий, позволяющих довести продукты до оптимальных кулинарных кондиций;
• для систем отопления – также имеют лишь плюсовую шкалу примерно до 70-80 градусов, предназначены для определения температуры теплоносителя, достаточной для полноценного обогрева помещения, но которой не хватило бы для выхода устройства из строя;
• технический – предназначен для измерений температуры в любых других ситуациях, теоретически имеет наиболее широкий диапазон измеряемых температур, но при этом может быть узкоспециализированным, что уменьшает шкалу и повышает точность проводимых измерений.

Принцип действия и устройство

Жидкостный термометр работает на основании физической закономерности, согласно которой большинство веществ при нагревании имеют свойство расширяться. Для заполнения вертикального капилляра используют жидкости, как вещества, имеющие достаточно стабильный коэффициент расширения. Помимо основной жидкости, которая расширяется или сужается в зависимости от изменений температуры, в колбе нет ничего, даже воздуха – это позволяет наполнителю вести себя естественно при расширении, ведь газ мог бы тормозить расширение.

Вариантов наполнителей существует довольно много – об этиловом спирте и ртути знает даже средний обыватель, однако используются еще и толуол, а также такие органические жидкости, как керосин, петролейный эфир или пентан. Каждое из этих веществ имеет свои специфические характеристики, а выбор на тот или иной наполнитель обычно падает благодаря тому, что существенно различаются температуры замерзания и испарения этих веществ.

Следовательно, при покупке термометра следует ориентироваться на те условия, в которых ему придется работать, ведь наполнитель всегда должен оставаться жидким.

Что касается шкалы, то она также приспособлена под потребности, ради которых изготовлен данный вид термометра. Так, в нашей стране широко распространены бытовые термометры для измерения температурных условий в помещении или на улице, у которых шкала размечена в градусах Цельсия, а диапазон примерно соответствует климатическим условиям региона (модели для улицы) или типичной температуре в помещении. При этом во многих англоязычных странах для тех же нужд используется шкала с фаренгейтами – при желании их можно перевести в градусы по Фаренгейту, но много где людям удобнее так. Кроме того, ртутные градусники медицинского и ветеринарного назначения оснащены шкалой, размеченной в десятых долях градуса – это позволяет определить температуру с высочайшей точностью.

Следует отметить, что расстояние между делениями необязательно фиксированное – оно зависит от толщины трубки, заполненной термометрической жидкостью. Как правило, чем толще трубка, тем большим будет расстояние по шкале между соседними значениями, хотя эта закономерность, конечно, действует только при условии, что речь идет об одной и той же заполняющей жидкости.

Разновидности

Классификация термометров весьма обширная – грубо говоря, для измерения температуры любого вещества в любых условиях, где это вообще может понадобиться, используется свой вид агрегата. Спецификация во многих случаях очень точно описывает потенциальную сферу применения – например, существуют классы ТТЖ-М исп. 1-П (технические модели со стеклянным корпусом, классические градусники или керосиновые модели для оценки состояния среды в трубопроводах)), ТСЖ-Х (устройства для холодильников, отличаются стойкостью к низким температурам, но могут быть не приспособлены для нагрева хотя бы до комнатных условий), ТС-4М (устройства для молока) и так далее. Каждый из таких вариантов имеет свои собственные характеристики, идеально приспособленные для будущих условий работы.

Обладая минимальными знаниями о назначении той или иной термометрической жидкости, можно по одному лишь внешнему виду агрегата определить, для каких целей он нужен. Например, желтый капилляр, при определенном угле наклона отсвечивающий характерным металлическим блеском, говорит о том, что устройство заполнено ртутью, а если еще и шкала в десятых градуса, то можно сделать вывод, что это градусник – тут очень тонко выставленные показатели расширения позволяют определить температуру с идеальной точностью.

Красный столбик, как правило, говорит о том, что перед вами – подкрашенный спирт, традиционно используемый для оценки состояния атмосферы.

Производители

Когда речь заходит о выборе производителя бытовых жидкостных термометров, то можно не обращать особого внимания на производителя – качество всех брендов примерно одинаковое, и если вы обращаетесь с агрегатом аккуратно, то он прослужит очень долго.

Более требовательными стоит быть тем покупателям, которые хотят купить сложную модель, предназначенную для работы в экстремальных условиях.

Среди российских производителей наибольшую известность получил бренд «Термоприбор» (город Клин) – это предприятие выпускает широчайший ассортимент температурных агрегатов для всех видов измерений, включая виброустойчивые модели. Что касается последнего сегмента, то только здесь у «Термоприбора» есть определенная конкуренция в виде петербургского предприятия «Росма».

Безусловно, в мире производителей термометров намного больше, и хотя бы некоторые из них так или иначе представлены в нашей стране. Среди них – довольно известные AEG, BabyOno, Braun, Bremed, CamryClatronic, Gamma, Little Doctor, Omron, Rossmax, Microlife, Nokia, TFA и ряд других. Некоторые из названных брендов специализируются не столько на жидкостных, сколько на инфракрасных или электронных агрегатах, а другие, напротив, выпускают только капиллярные термометры.

Эксплуатация и меры предосторожности

Ни для кого не секрет, что ртуть опасна для здоровья человека, и если термометр разбился, следует принимать особые меры по очистке помещения. Тут же уточним, что агрегаты с красной жидкостью не опасны ни в коей мере – если даже прибор разбился, то из него вытечет только спирт. При такой «аварии» нужно просто дать пролившейся жидкости высохнуть, тщательно поискать и удалить все стеклянные осколки, решить вопрос с красным пятном, которое могло остаться на ковре.

Намного серьезнее будет ситуация, если разбился тот термометр, у которого был желтый капилляр с металлическим отливом. Обратите внимание, что опасна не столько ртуть (если только она не попадает в организм), сколько ее испарения, потому крайне неправильно сметать ее веником или пытаться втянуть пылесосом – так вы только раздробите ртутные шарики и не решите проблему.

Наиболее разумный вариант решения проблемы – вызвать специальную бригаду для демеркуризации помещения.

Если вы живете в небольшом городке далеко от мегаполисов, где помощи со стороны ждать не приходится, действуйте решительно, но с умом. Во-первых, не накапливайте в помещении ртутные пары – обязательно откройте окно или балкон, но не создавайте сквозняков. Если есть возможность, понизьте температуру ниже 19 градусов – так ртуть перестанет испаряться. Во-вторых, не бросайте ртуть в мусор – она ведь продолжит испаряться; вместо этого «упакуйте» ее в банку с водой (у посудины должна быть закручивающаяся крышка). Пропитавшиеся ртутью вещи лучше выбросить, комнату внимательно осмотрите с фонариком.

О принципе действия жидкостного термометра смотрите далее.

прибор для измерения температуры воздуха

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

 Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

• бытовые;
• технические;
• исследовательские;
• метеорологические и другие.

Также термометры бывают:

• механические;
• жидкостные;
• электронные;
• термоэлектрические;
• инфракрасные;
• газовые.

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

Принцип работы

Жидкостный термометр

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Механический термометр

Механические термометры бывают биметаллическими или делатометрическими (стержневые, жезловые). Принцип действия таких приборов основан на способности металлических тел расширяться при нагреве. Они отличаются высокой надежностью и точностью. Себестоимость производства механических термометров относительно низка.

Данные приборы применяются в основном в специфическом оборудовании: сигнализациях, системах автоматического контроля температуры.

Газовый термометр

Принцип действия термометра основан на тех же свойствах, что и описанных выше приборов. За исключением того, что в данном случае применяется инертный газ. По сути, такой термометр представляет собой аналог манометра, который служит для измерения давления. Газовые приборы применяются для измерения высоко- и низкотемпературных сред (диапазон составляет -271 — +1000 градусов). Они обеспечивают относительно низкую точность, из-за чего от них отказываются при лабораторных измерениях.

Электронный термометр

Его еще называют термометр сопротивления. Принцип действия этого прибора основан на изменение свойств полупроводника, встроенного в конструкцию устройства, при повышении или понижении температуры. Зависимость у обоих показателей линейная. То есть, при повышении температуры растет сопротивление полупроводника, и наоборот. Уровень последнего напрямую зависит от типа металла, использованного при изготовлении прибора: платина «работает» при -200 — +750 градусов, медь при -50 — +180 градусов. Электрические термометры используются редко, так как при производстве очень сложно градуировать шкалу.

Инфракрасный термометр

Также известен как пирометр. Он представляет собой бесконтактный прибор. Пирометр работает с температурами от -100 до +1000 градусов. Его принцип действия основан на измерении абсолютного значения энергии, которую излучает конкретный объект. Максимальная дальность, на которой термометр способен оценивать показатели температуры, зависит от его оптической разрешения, типа прицельного устройства и других параметров. Пирометры отличаются повышенной безопасностью и точностью измерения.

Термоэлектрический термометр

Действие термоэлектрического термометра основано на эффекте Зеебека, посредством которого оценивается разница потенциалов при контакте двух полупроводников, в результате чего образуется электрический ток. Температурный диапазон измерений составляет -100 — +2000 грудусов.

Что используется в градусниках. Из чего делают градусники сейчас

Вчера разбился у меня ртутный градусник

во вчерашнем посте описывала свою ситуацию

И вот что мне посоветовали приобрести галинстанный градусник

Ртутный медицинский термометр, или градусник, как его многие называют, является самым распространенным прибором для измерения температуры тела человека.

Это объясняется просто – он быстрый и точный. Если столбик ртути не разорван, такой термометр имеет погрешность не хуже 0,1 °С и не требует поверки и подстройки. Однако если он разобьется, то проблем не избежать. Раньше, говорят, на это внимания не обращали. Но теперь все знают – ртуть очень опасна для человека. Кроме того, само производство ртутников экологически очень вредно для окружающей среды. Поэтому в некоторых странах ртутные термометры уже запрещены.

Какая же замена предлагается для ртутного градусника? Во-первых, конечно, это электронные термометры. Их уже очень много. И продаются они не только в аптеках. Дешевые медицинские термометры можно купить в магазинах электроники и гипермаркетах. Но, как показывает опыт, точных электронных медицинских термометров очень мало. Какой толк измерять температуру тела с погрешностью ± 2 °С? У меня есть такой термометр. Если поставить в подмышку и долго держать, он показывает обычно 34,5 °С. Для того, чтобы получить надежные показания даже самого дорогого электронного термометра требуется очень плотный контакт с телом. Лучше всего поставить термометр в рот – метод, очень распространенный за рубежом. Однако, для такого метода требуется строгая дезинфекция корпуса термометра.

Все чаще говорят сейчас о не ртутном термометре, который визуально трудно отличить от ртутника. Это термометр, заполненный галинстаном. На сайте патентобладателя, фирмы Geratherm Мedical AG читаем: ГАЛИНСТАН® — единственный в мире заменитель ртути — сплав галлия, индия и олова, не токсичен и безопасен для человека. Защищен патентом на изобретение сроком действия до 16 августа 2013 г. Такой градусник обладает всеми преимуществами ртутного градусника, правда он раз в десять дороже. Но за безопасность стоит заплатить.

В чем уникальность изобретения? Были ли попытки сделать что-то подобное раньше? Попытки, конечно, были. Предлагалось, например, использовать в термометрах галлий или смесь галлия и индия. Однако эти металлы имеют недостаточно низкую точку затвердевания, поэтому есть риск разрушения термометра даже при температурах около 0 °С.

В данном изобретении решены две важные задачи: понижение температуры затвердевания металлического сплава и обеспечение функции измерения максимума температуры.

Надо сказать, что точный состав галинстана до сих пор не известен. Производимые промышленностью эвтектики галлия, индия и олова имеют температуру затвердевания +11 °С, что значительно выше значения, заявленного для галинстана. В патенте на изобретение указано, что номинальная композиция сплава соответствует 68-69-% галлия, 21-22 % индия и 9.5-10.5 % олова. Эвтектика может также содержать до 2% висмута и до 2% сурьмы. Сурьма повышает сопротивление окислению, висмут способствует лучшей текучести. Кроме того, в эвтектике допустимо небольшое количество примесей цинка и свинца – менее 0,001%. Что еще было добавлено в галинстан – неизвестно. Но в результате точка затвердевания понижена до -19 °С.

Одно из важнейших условий, позволяющих использовать термометр с жидким металлом для медицинских целей – наличие механизма регистрации максимальной температуры. Без такого механизма невозможно сделать правильные замеры температуры тела человека. Представьте, как только градусник вынули, он сразу начинает охлаждаться, и, в результате, мы увидим заниженное значение. В обычном ртутном градуснике существует специальный очень тонкий перешеек, не позволяющий ртути ползти вниз. Все знают, что для того, чтобы использовать термометр для повторного измерения, его надо встряхнуть. Тогда ртуть вернется на место, в колбу.

Галинстан, в отличие от ртути, хорошо смачивает стекло. При исследовании этого эффекта было обнаружено, что снижение поверхностного натяжения обусловлено образованием оксида на поверхности жидкого металла. В условиях инертной атмосферы галинстан стекло не смачивает. В конструкции, запатентованной Geratherm Мedical, для предотвращения смачивания капилляра предложен оригинальный метод покрытия стекла слоем оксида галлия. Кроме того, адгезию удается изменить за счет изменения геометрических размеров и формы сечения капилляра.

Пока термометр Geratherm является единственным неэлектронным не ртутным контактным термометром. Выглядит он как обычный градусник. Отличие в зеленой маркировке, которая показывает, что термометр экологически безопасный и не загрязняет окружающую среду.

На сайте производителя нет никаких минусов, одни плюсы. Однако жители севера должны для себя сделать заметку – не оставлять такой градусник зимой на летней даче, при температуре ниже -19 °С он может лопнуть! Хотя вреда он не принесет, но будет обидно.

Ртутный медицинский термометр, или градусник, как его многие называют, является самым распространенным прибором для измерения температуры тела человека. Это объясняется просто — он быстрый и точный. Если столбик ртути не разорван, такой термометр имеет погрешность не хуже 0,1 °С и не требует поверки и подстройки. Однако если он разобьется, то проблем не избежать. Раньше, говорят, на это внимания не обращали. Но теперь все знают — ртуть очень опасна для человека. Кроме того, само производство ртутников экологически очень вредно для окружающей среды. Поэтому в некоторых странах ртутные термометры уже запрещены.

Какая же замена предлагается для ртутного градусника? Во-первых, конечно, это электронные термометры. Их уже очень много. И продаются они не только в аптеках. Дешевые медицинские термометры можно купить в магазинах электроники и гипермаркетах. Но, как показывает опыт, точных электронных медицинских термометров очень мало. Какой толк измерять температуру тела с погрешностью ± 2 °С? У меня есть такой термометр. Если поставить в подмышку и долго держать, он показывает обычно 34,5 °С. Для того, чтобы получить надежные показания даже самого дорогого электронного термометра требуется очень плотный контакт с телом. Лучше всего поставить термометр в рот — метод, очень распространенный за рубежом. Однако, для такого метода требуется строгая дезинфекция корпуса термометра.

Все чаще говорят сейчас о нертутном термометре, который визуально трудно отличить от ртутника. Это термометр, заполненный галинстаном. На сайте патентобладателя, фирмы Geratherm Мedical AG читаем: ГАЛИНСТАН® — единственный в мире заменитель ртути — сплав галлия, индия и олова, не токсичен и безопасен для человека. Защищен патентом на изобретение сроком действия до 16 августа 2013 г. Такой градусник обладает всеми преимуществами ртутного градусника, правда он раз в десять дороже. Но за безопасность стоит заплатить.

В чем уникальность изобретения? Были ли попытки сделать что-то подобное раньше? Попытки, конечно, были. Предлагалось, например, использовать в термометрах галлий или смесь галлия и индия. Однако эти металлы имеют недостаточно низкую точку затвердевания, поэтому есть риск разрушения термометра даже при температурах около 0 °С.

В данном изобретении решены две важные задачи: понижение температуры затвердевания металлического сплава и обеспечение функции измерения максимума температуры.

Надо сказать, что точный состав галинстана до сих пор не известен. Производимые промышленностью эвтектики галлия, индия и олова имеют температуру затвердевания +11 °С, что значительно выше значения, заявленного для галинстана. В патенте на изобретение указано, что номинальная композиция сплава соответствует 68-69-% галлия, 21-22 % индия и 9.5-10.5 % олова. Эвтектика может также содержать до 2% висмута и до 2% сурьмы. Сурьма повышает сопротивление окислению, висмут способствует лучшей текучести. Кроме того, в эвтектике допустимо небольшое количество примесей цинка и свинца — менее 0,001%. Что еще было добавлено в галинстан — неизвестно. Но в результате точка затвердевания понижена до -19 °С.

Одно из важнейших условий, позволяющих использовать термометр с жидким металлом для медицинских целей — наличие механизма регистрации максимальной температуры. Без такого механизма невозможно сделать правильные замеры температуры тела человека. Представьте, как только градусни

Как устроен градусник? | Красота и здоровье

Для измерения температуры используют термометры, жидкостные типы которых в обиходе называются градусник, хотя градус это не единственная единица измерения нагрева тел или сред (есть еще Кельвин и Фаренгейт). Хотя такой прибор довольно распространен, не все знают принцип его работы. На примере медицинского ртутного термометра приведенного на рисунке снизу, расскажем, как устроен градусник и опишем его работу.

Термометр состоит из следующих деталей:

Колба с жидкостью (поз.1).

С колбой соединяется герметически запаянная прозрачная (чаще всего стеклянная ) трубка (поз. 3), из которой удален воздух.

Жидкость, которой заполнена колба, также частично находится и в трубке (поз. 2).

Корпус из прозрачного материала (поз. 6) предназначенный для сборки всех деталей термометра в единое и их защиты. В случае медицинского градусника он тоже выполнен из стекла. Причем, колба может быть единым целым с корпусом, но между ней и окружающей средой не бывает пространства, заполненного воздухом, которое снижает точность прибора из-за теплоизоляционных свойств. К герметичности корпуса требований не предъявляется.

Шкала термометра (поз. 4) выполняется из бумаги, пластика либо керамики. На ней наносятся деления и цифры (поз. 5), по которым считываются показания. Шкала крепится к трубке, а ее положение выставляется при тарировке или поверке термометра.

Как устроен градусник?

Объясняется то, как устроен градусник, на законе теплового расширения тел и жидкостей. В колбе находится жидкость с большим коэффициентом температурного расширения. В данном случае это ртуть, но чаще используют не опасные для здоровья спирты или подобные им вещества, глицерин в которые дополнительно вводят краситель. Нагреваясь в колбе, жидкость устремляется вверх по трубке термометра. Увеличение ее объема не сдерживает атмосферное давление и сопротивление сжимаемого воздуха, так как он откачан из трубки, а сама она герметична. Объем пространства внутри трубки (поз. 3) значительно меньше, чем объем жидкости в колбе (поз. 1) то ее столб перемещается на значительное расстояние.

По высоте столба жидкости считываются показания на шкале (поз. 5). При уменьшении температуры нагрева колбы, процесс проходит в обратном порядке, и высота столба жидкости также становится меньше. Кстати то, как устроен градусник, изучается в школьном курсе физики.

Цифровой градусник: современно и безопасно

Стоит также отметить, что существуют и другие типы градусников, которые пользуются большим успехом. В них используются принципы изменения электрического сопротивления материалов, либо формы биметаллических пластин от температуры. Такие приборы состоят из датчиков, электрических или механических преобразователей их сигнала и устройств индикации.

Напишите, пожалуйста, в комментариях понравилась вам статья или нет?

 

Хотите узнать что-нибудь ещё?

какая красная жидкость находится в уличном градуснике?

подкрашенная ртуть! ! если это термометр для измерения температуры тела- может быть спирт (этанол).

Крашеный спирт.

спиртовы градусники используются на улице… т. к. спирт не замерзает

Технический спирт с невыгорающим красителем.

Подкрашенный спирт. (можно пить, но нужно очень много градусников, краска не ядовитая, обыкновенный пищевой краситель, в целях безопасности и защиты от дураков.)

Это кровь работников гицрометцентра.

Подкрашенный спирт.

Приборы для измерения температуры — виды и принцип действия

Большинство технологических процессов корректно проходят только при определенной температуре. Кроме того, измеряемые температурные показатели помогают определять, насколько корректно используется затрачиваемая энергия.

Иными словами, это — та величина, которую нужно постоянно контролировать. Все виды приборов для измерения температуры делятся на контактные и бесконтактные. Также они классифицируются по материалам, принципам и способам действия.

Виды термометров по принципу действия

Процесс измерения температуры может основываться на разных физических процессах. Исходя из этого, выделяют 5 видов термометров.

Контактные

Такие приборы еще называют термометрами расширения. Они основаны на отслеживании изменения объема тел под действием меняющейся температуры. Обычно измеряемый диапазон температур составляет от -190 до +500 градусов по Цельсию.

К этой категории относятся жидкостные и механические устройства. Жидкостные представляют собой приборы в стеклянном корпусе, заполненные спиртом, ртутью, толуолом или керосином. Они прочные и устойчивые к внешним воздействиям. Температурный диапазон измерений зависит от типа используемой жидкости (наибольший — у ртутных, наименьший — у цифровых).

Механические могут работать с разными типами сред, включая жидкостные, газообразные, твердые или сыпучие. Универсальность позволяет использовать их в разных инженерных системах.

Термометры сопротивления

К этой категории относятся приборы, которые способны измерять электрическое сопротивление веществ, меняющееся в зависимости от температурных показателей. Рабочий диапазон этих устройств — от -200 до +650 градусов.

Такие термометры состоят из чувствительных термодатчиков и точных электронных блоков, контролирующих изменения проводимости, сопротивления и электрического потенциала. Обычно их встраивают в общую систему мониторинга и оповещения, туда, где нужно отслеживать меняющиеся параметры и не допускать их превышения.

В котельных установках наибольшее применение получили термометры сопротивления медные (ТСМ). Термометрами сопротивления можно измерять температуры от -50 до +600°С.

Электронные термопары

При нагревании эти приборы генерируют ток, что и позволяет измерять температуру. Принцип действия основан на замерах термоэлектродвижущей силы. Диапазон измерений в этом случае — от 0 до +1800 градусов.

Манометрические

Такие термометры учитывают зависимость между температурными показателями и давлением газа. В измеряемую среду помещают термобаллон, соединенный с манометром латунной трубкой. При нагреве термобаллона давление внутри него увеличивается, и эта величина измеряется манометром. Таким образом проводят замеры температуры в диапазоне от -160 до +600 градусов.

Бесконтактные пирометры

В основе этих приборов — инфракрасные датчики, считывающие уровень излучения. Они подразделяются на два вида: яркостные, проводящие измерения излучений на определенной длине волны (диапазон — от +100 до +6000 градусов), и радиационные, когда определяется тепловое действие лучеиспускания (от -50 до +2000 градусов). Они могут использоваться в том числе и для определения температуры нагретого металла, а также при наладке и испытаниях котлов.

Виды термометров по используемым материалам

Здесь различают 7 категорий:

1. Жидкостные. Представляют собой корпус, заполненный жидкостью, которая подвержена температурному расширению. Колба с жидкостью прикладывается к шкале. При нагреве жидкость расширяется, и столбик растет, а при охлаждении — наоборот, сжимается (уменьшается). Погрешность измерений такими приборами составляет менее 0,1 градуса.
2. Газовые. Принцип действия — тот же, что и у жидкостных, но в качестве заполнителя для колбы выбирается инертный газ. Это позволяет существенно увеличить температурный диапазон измерения (если для жидкостных предел — +600 градусов, то для газовых — +1000 градусов). С их помощью можно измерять температуру в различных раскаленных жидких средах.
3. Механические. В основе действия — принцип деформации металлической спирали. Часто эти термометры комплектуются стрелочным “дисплеем”. Устанавливаются в спецтехнике, автомобилях, на автоматизированных линиях. Нечувствительны к ударам.
4. Электрические. Работают, измеряя уровень сопротивления проводника при разных температурных показателях. В качестве проводника могут использоваться разные металлы (например, медь или платина). Соответственно, и диапазон измерений таких устройств будет отличаться. Чаще всего такие модели применяются в лабораторных условиях.
5. Термоэлектрические. В конструкции предусмотрено два проводника, проводящие замеры по физическому принципу на основе эффекта Зеебека. Эти устройства очень точные, работают с погрешностью до 0,01 градуса и подходят для высокоточных измерений в производственных процессах, когда рабочая температура превышает 1000 градусов.
6. Волоконно-оптические. Чувствительные датчики из оптоволокна (оно натягивается и сжимается или растягивается при изменении температуры, а прибор фиксирует степень преломления проходящего луча света). Допустимый диапазон измерений — до +400 градусов, а погрешность — не более 0,1 градуса.
7. Инфракрасные. Непосредственный контакт с измеряемым веществом не требуется: прибор генерирует инфракрасный луч, который направляется на изучаемую поверхность. Это современный вид бесконтактных термометров, которые работают с точностью до нескольких градусов и подходят для высокотемпературных измерений. С их помощью можно измерять даже температуру открытого пламени.

Компания «Измеркон» предлагает как разные виды термометров, так и комбинированные устройства, в том числе манометры-термометры или гигрометры-термометры для автономной работы с энергонезависимой памятью, обеспечивающей постоянную фиксацию результатов измерений.

Термометры метеорологические

Термометры метеорологические

В прошлой статье Вы познакомились с работой метеорологических станций. Далее речь пойдет о средствах, с помощью которых ведутся наблюдения за погодой.

В этом параграфе мы рассмотрим один из основных приборов, который используется на всех типах метеостанций и метеопостов. Кроме того, этот прибор есть в каждом доме. Как Вы уже, наверное, догадались, речь пойдет о термометрах.

На сегодняшний день существует множество разновидностей термометров. Они различаются по механизму и диапазону измерения температуры, строению, рабочим жидкостям, областям применение и др. Но, пожалуй, самыми распространенными являются жидкостные термометры. Они измеряют температуру, как воздуха, так и почвы (снега). Кроме того, с помощью них измеряют влажность воздуха и его характеристики (парциальное давление водяного пара, дефицит насыщения, температуру точки росы). Но обо всем по порядку.

Принцип работы термометра основан на свойстве жидкости изменять свой объем под влияние нагревания или охлаждения. В современных термометрах основными рабочими жидкостями являются спирт и ртуть. Из-за разных свойств, их используют в разных диапазонах температур. Так, спиртовые термометры лучше работают при низких температурах, а ртутные – при высоких.

Термометр ТМ-4

Для измерения температуры воздуха на метеостанциях и постах применяется метеорологический психрометрический термометр, имеющий маркировку ТМ-4. Его конструкция сравнительно проста: в защитной стеклянной оболочке находятся резервуар с ртутью, из которого выводится капилляр, прикрепленный к шкале. Как правило шкалы имеют цену деления равную 0,2°С. Отличительной особенностью ТМ4 является резервуар шарообразной формы. Верхний предел измеряемой температуры колеблется от +41°С до +50°С, а нижний — от -31°С до -35°С.

Термометр ТМ-4 психрометрический

Термометр ТМ-4 не зря имеет прибавку «психрометрический». С его помощью можно измерять влажность воздуха. Как же это сделать? – Все просто. Необходимо взять два одинаковых термометра ТМ-4 (это нужно для более точных измерений): один из них обернуть батистом (специальной тканью), который перед измерениями будет смачиваться дистиллированной водой. Таким образом, получаем так называемые сухой и смоченный термометры, которые называются психрометрической парой или станционным психрометром.

Принцип действия психрометра основан на измерении равновесной температуры смоченного термометра. То есть такой температуры, при которой тепло, затрачиваемое на испарение воды с поверхности резервуара смоченного термометра равно притоку тепла к резервуару из воздуха и по телу термометра. Для каждого значения влажности она своя.

Само значение влажности и ее характеристики можно вычислять по формулам, или воспользоваться готовыми результатами расчета, используя показания сухого и смоченного термометров. Они все сведены в сборник, называемый «Психрометрические таблицы».

Фрагмент психрометрической таблицы

Минимальный термометр ТМ-2

Предназначен для измерения минимальной температуры воздуха и почвы между сроками наблюдений. Диапазон измеряемых температур находится в пределах от -70 до +40°С.

Минимальный термометр ТМ-2

Это спиртовой термометр, в капилляре которого в столбике спирта находится стеклянный штифт с головками на концах. По положению штифта и определяется минимальная температура между сроками. Минимальный термометр ТМ-2 при измерении устанавливается горизонтально, а конец штифта (головка) подводится к краю спирта в капилляре. При исправном состоянии термометра штифт не должен выходить из спирта. При понижении температуры столбик укорачивается, поверхностная пленка спирта приходит в соприкосновение с головкой штифта и увлекает его в сторону уменьшения показаний. Когда же вследствие повышения температуры столбик спирта удлиняется, штифт остается на месте. Следовательно, при горизонтальном положении термометра тот конец штифта, который находится ближе к поверхности столбика спирта, показывает самую низкую температуру со времени последней установки штифта.

Максимальный термометр ТМ-1

Измеряет максимальную температуру от -35 до +70°С между сроками. Способность измерять максимальную температуру обусловлена особенностью строения резервуара термометра. В его дно впаян узкий конический стеклянный штифт. Конец штифта входит в начало капилляра, сужая его поперечное сечении, что затрудняет в этом месте свободный проход ртути при изменении температуры.

Максимальный термометр ТМ-1

При повышении температуры ртуть вытесняется в капилляр с достаточным для преодоления этого сужения усилием. При понижении же температуры сил внутреннего сцепления ртути недостаточно для преодоления повышенного трения в месте сужения отверстия капилляра, ртутный столбик мгновенно разрывается на две части — одна быстро уходит в резервуар, а вторая часть остается в капилляре, заполняя его от деления, при котором началось понижение температуры, до места обрыва. Таким образом, максимальный термометр фиксирует наибольшее значение температуры между сроками наблюдений. Для того чтобы оторвавшийся столбик ртути соединить с той частью, которая находится в резервуаре, термометр следует энергично встряхнуть, держа его в руке резервуаром вниз.

Измерение температуры почвы

Для агрометеорологов важно знать не только температуру на поверхности почвы, но и на глубине. Одним из средств, для измерения «глубинной температуры» являются коленчатые термометры Савинова. Они представляют собой комплект из четырех стеклянных ртутных термометров с цилиндрическими резервуарами, концы которых округлены. От всех термометров их отличает наличие изгиба, отстоящем от резервуара на 2 – 3 см. Величина изгиба равна 135°. Это позволяет устанавливать термометры в почве так, чтобы резервуар и часть термометра до изгиба находились в горизонтальном положении под слоем почвы, а часть термометра со шкалой располагалась над почвой. Каждый термометр имеет шкалу только в той части термометра, которая располагается над почвой и доступна для отсчетов. Ниже шкалы оболочка термометра заполнена ватой и сургучными прослойками. Данными термометрами измеряется температура почвы на глубинах 5, 10, 15 и 20 см.

Коленчатые термометры Савинова

Пожалуй, самым громоздким средством измерения температуры являются вытяжные почвенно-глубинные термометры. Они измеряют температуру почвы на глубинах 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.4 и 3.2 м.

Сам по себе термометр практически ни чем не отличается от обычных: стеклянный ртутный термометр с цилиндрическим резервуаром и стеклянной шкалой. Он помещается в специальную оправу с металлическим наконечником. Для лучшего теплового контакта пространство между резервуаром термометра и стенками металлического наконечника заполняется медными или латунными опилками.

Почвенно-глубинные термометры

Большую часть установки занимает деревянный стержень, к которому крепится термометр в оправе. На другом конце стержня закреплен металлический колпачок с кольцом. Внутри колпачка имеется фетровая (или войлочная) кольцевая прокладка. Для уменьшения обмена воздуха внутри трубы на стержне также укрепляются плотные фетровые (войлочные) кольца.

Чтобы было возможно измерять температуру, предварительно вкапывают эбонитовую или винифлексовую трубу на нужную глубину. Затем вставляют в нее стержень с термометром. Наконечник оправы касается нижнего конца трубы, а колпачок, плотно закрывает верхний срез трубы. В срок наблюдения наблюдатель вытягивает термометр из трубы и снимает показания. Отсюда и название: вытяжные термометры.

Похожие темы:

Профессия метеоролог

Метеорологические наблюдения

Метеорологическая площадка