Термометр и его разновидности. Чем измеряют температуру воздуха

Принцип работы таких устройств основан на эффекте расширения TRA или сжатия жидкости, которая заполняет бутылку и меняет объем при колебании температуры. Они обычно заполнены ртутью или спиртом и настороженно реагируют на незначительные изменения тепла окружающей среды.

Выбираем термометр Статья

Термометр — это орган, используемый для измерения температуры окружающей среды или поверхности. Каждый знает термометр, который также является градусником, а «градусник» — это не официальный термин, а просто разговорное название. Сегодня существует множество типов термометров, каждый из которых имеет свои основные функции. Почему их так много? Ответ довольно прост. Различные принципы работы и различные функции позволяют более точно измерять температуру в различных условиях. Простой пример: при измерении температуры человека нам нужно измерить изменение значения на несколько градусов. На открытом воздухе речь идет о десятках точек. А если вы хотите узнать температуру духовки, то разница составляет уже несколько сотен градусов. Очевидно, что нельзя использовать один и тот же термометр для всех трех этих задач. Необходимы разные термометры.

Честно говоря, если речь не идет об очень специализированном применении, особых сложностей в выборе этого устройства нет, но мы не будем рассматривать этот вопрос. Здесь выбор прост — для достижения цели вам не придется ни о чем думать. Однако даже если вы выбираете термометр в соответствии с тем, для чего он предназначен, вы можете столкнуться с тем, что сегодня существуют различные типы термометров, и не всегда понятно, какой из них лучше. Именно поэтому мы решили написать эту статью, в которой подробно рассмотрим эти моменты. Их классифицируют по-разному, но мы сосредоточимся на двух наиболее популярных вариантах: принципы работы и материалы (устройства). Знание различий между этими группами поможет вам найти оптимальный для вас вариант. Лучший выбор не только с точки зрения точности измерения температуры, но и с точки зрения цены. В конце концов, не всегда нужно покупать более дорогой прибор — всегда можно купить более точный.

Классификация термометров по материалу

Когда мы говорим «виды термометров по материалу», мы имеем в виду материал, из которого сделан корпус, а также материал, используемый для измерения температуры. И в то же время существует множество разновидностей, каждая из которых имеет свои основные особенности, о которых вам следует знать.

Жидкостные

Это самый старый тип термометра, основанный на принципе, что объем жидкости меняется при изменении температуры и зависит от температуры окружающей среды. Известный ртутный термометр — это просто жидкостный термометр, но используются и другие жидкости. Кстати, о ртути: к 2020 году производство таких термометров прекратится во многих странах, а использование этого металла — во многих других областях благодаря Минаматскому договору по ртути. Он очень токсичен и опасен для здоровья. Но вернемся к термометрам.

Конструкция жидкостных термометров очень проста, что является первым преимуществом. Однако простота не обязательно означает дешевизну, все зависит от используемых материалов. Однако это второе преимущество. Это означает, что подходящую жидкость можно подобрать практически для любого диапазона температур. Например, при измерении высоких значений галлий обычно является предпочтительным наполнителем. Точность измерения достаточно высока, но диапазон необходимо изменить. Чем больше диапазон, тем больше погрешность, обусловленная самой шкалой. Однако, вспоминая пример из начала статьи, становится ясно, что плюс-минус 5 или даже 10 градусов в духовке — не проблема, но при измерении температуры тела человека требуется точность не менее десятых долей градуса. Как это обычно бывает, требуется ученая степень.

Жидкостные термометры также имеют недостатки. Первое — это нестабильность жидкости, как было отмечено выше в случае с ртутью, в то время как другие наполнители, даже если они менее опасны, могут быть токсичными. А поскольку жидкость обычно содержится в стеклянных бутылках, понятно, что с такими термометрами нужно быть осторожными. Жидкостные термометры также не подходят для измерения экстремально высоких или низких температур. Они также не подходят для точного измерения температуры в очень широких диапазонах (например, в духовках). Им требуется время для реакции на изменения температуры окружающей среды, и в некоторых случаях это может быть ощутимым недостатком. Однако жидкостные термометры все еще используются и будут использоваться, в основном просто потому, что они просты и недороги.

Механические

Механические термометры по принципу действия похожи на жидкостные термометры, но в них используются биметаллические полоски или металлические катушки. Да, это механический термометр, который помещается в духовку, но принцип тот же. Металл деформируется в результате изменения температуры. Они имеют циферблат со стрелкой и выглядят как часы (аналоговый тип). Их основными преимуществами являются низкая стоимость и высокая надежность — они реже ломаются, чем жидкостные часы. Кроме того, в случае поломки механический термометр только выходит из строя и не представляет опасности для здоровья.

Однако есть и некоторые недостатки. Во-первых, скорость измерения. Это происходит не очень быстро и зависит от свойств используемого металла. Второй — точность измерения, которая аналогична предыдущей формуле. Чем шире диапазон измерений, тем ниже стоимость прибора. И, конечно, существуют определенные диапазоны, выше и ниже которых термометр не будет работать.

Классификация по принципу действия

А теперь перейдем к классификации термометров по принципу их действия, среди которых можно выделить несколько основных групп.

Контактные

Это классические термометры, жидкостные или механические. Для измерения температуры они должны находиться в непосредственном контакте с окружающей средой. Этот метод имеет ограничения в использовании. Например, трудно измерить температуру поверхности, поскольку на нее влияет температура воздуха.

Бесконтактные

Это современный тип, включающий термометры, которые могут быть яркими или термометрами. Для измерения температуры им не требуется непосредственный контакт с поверхностью, хотя принцип их работы отличается. Кстати, радиационные термометры — это еще один тип, который можно было бы упомянуть в предыдущем разделе, но не упомянули из-за их особого применения (в основном в промышленных установках). Они могут измерять температуру до 6000°C, но, конечно, не нужны в домашних условиях. Они также не требуются в большинстве отраслей промышленности.

Манометрические

Это газовые термометры, измеряющие изменение давления газа при изменении температуры. На измеряемую среду помещается термозонд, прикрепленный к манометру. Их сфера применения очень ограничена и не охватывала этот тип подробно.

Сопротивления

Они измеряют электрическое сопротивление рабочего вещества, и да, они являются электрическими термометрами, о которых мы подробно рассказываем. Они бывают разных типов, и каждый тип имеет свои особенности, но в целом являются достаточно точным способом измерения температуры.

Измерение влажности в холодном измерителе рассчитывается по адаптации двух термометров и разнице между адаптацией жидкости и жидкостью. Разумеется, жидкость погружается в небольшую крышку с водой, а индикатор «жидкостного термометра» регулируется испарением.

Термометр и его разновидности

Термометр — это прибор, используемый для измерения температуры. Его название происходит от двух греческих слов: «тепло» и «измерение». Прибор может регистрировать температуру различных сред: газов, жидкостей и твердых тел.

Все существующие термометры можно разделить на

каждого типа термометров и описаны в этой статье. Но сначала об истории создания и людях, которые создали первые измерительные приборы.

История создания термометра

Считается, что первым человеком, создавшим термометр, был итальянский физик эпохи Возрождения Галилео Галилей. Хотя непосредственных доказательств этому нет. Однако это заметил один из поклонников ученого. Ученые назвали годом изобретения 1597 год. Прародительское название термометра было «термоскоп» или «термоскоп».

Идея термоскопа возникла у Галилея после изучения работ греческого математика I века Герона Александрийского. Его первоначальным намерением не было измерение температуры. Устройство использовалось для демонстрации подъема воды в зависимости от нагрева воздуха.

Термоскоп состоял из полой стеклянной трубки с одной стороны и сварной сферы с другой. Устройство работало следующим образом.

1. Шарик нагревали и конец трубки опускали в воду.
2. По мере того, как воздух в шарике начинал остывать и сжиматься, вода поднималась вверх по трубке.
3. При повышении температуры воздуха уровень воды в трубке снова понижался.

Измерение температуры с помощью теплового зеркала было невозможно. Он не был откалиброван, и уровень подъема зависел не только от степени нагрева воздуха, но и от давления окружающей среды. Почти через 60 лет после смерти Галилея (1657 год) его термоскоп был усовершенствован флорентийскими учеными.

Они добавили к термоскопу шкалу с бусинками, удалили воздух и запечатали трубку, бросив внутрь спирт и перевернув ее вверх дном. До использования винного спирта трубу прорвало, когда вода замерзла. Фердинандо II, герцог Тосканский, был тем человеком, который предложил использовать спирт для сохранения бутылок в целости при температуре ниже нуля. С 1654 года учителя начали бросать алкоголь в тепловые зеркала.

Контейнер был удален, так как устройство должно было работать. В зависимости от температуры воздуха бусины поднимались или опускались. Затем в качестве отправной точки для измерений использовались знаки, сделанные в самые теплые и самые холодные дни года.

В случае с Галилео преимущество приписывается созданию прибора, который регистрировал изменения температуры.

• лорду Бэкону;
• Санториусу;
• Роберту Фладду;
• Скарпи;
• Саломону де Коссу;
• Порте;
• Корнелиусу Дреббелю.

Де Косс лично знал Галилея, поэтому он мог видеть его изобретение. Приборы других исследователей также были основаны на начале термосопии и полагались как на температуру, так и на атмосферное давление.

Жидкостные термометры были впервые описаны флорентийцами в 1667 году. Сохранились описания процесса изготовления стеклянных бутылок. Эти ремесленники были известны как «конфиары». Несколько образцов флорентийских термометров и сегодня хранятся в Музее Галилея. Эти устройства имеют достаточно большие размеры и не известны своей точностью. Наиболее опытные мастера могли нанести шкалу баллов так, чтобы термоскопы показывали одну и ту же температуру. Их невозможно было использовать для измерения чего-либо, кроме температуры.

Следующим ученым, внесшим вклад в эволюцию термометров, был французский ученый Гийом Амонтон, живший между 1663 и 1705 годами. Амонтон экспериментировал с кривизной трубы, открытой снизу и переходящей в закрытую круглую полость. Наливая ртуть в трубку, ученый регистрировал изменения объема воздуха в зависимости от температуры.

Виды термометров

Как уже упоминалось, все термометры можно классифицировать по устройству и принципу действия: жидкостные, механические, газовые, визуальные и электронные.

Жидкостные

Как следует из названия, принцип действия жидкостного термометра заключается в изменении объема жидкости, заполняющей колонку прибора, по мере снижения или повышения температуры окружающей среды. Наиболее часто используемыми жидкостями являются ртуть или спирт. Помимо алкоголя и ртути, используется также ртуть.

• пентан;
• сероуглерод;
• галлий;
• ацетон;
• толуол;
• таллиевую амальгаму.

Наиболее характерный жидкостный термометр — это обычный термометр для измерения температуры тела. Такие устройства можно встретить у многих людей, интересующихся комнатной температурой и в других местах, например, в саунах. Они также используются на открытом воздухе.

В связи с тем, что ртуть представляет опасность для здоровья, ее использование постепенно запрещается. Термометры стали содержать другие жидкие металлы и их сплавы. Аристин:.

Эти наполнители идеально подходят для измерения высоких температур. Ртутные термометры все чаще заменяются другими типами приборов, например, в машиностроении и электронике.

Механические

В этих термометрах в качестве индикатора используется стрелка, закрепленная на спиральной пружине или биметаллической дорожке. В зависимости от температуры пружина поворачивается или разворачивается, а стрелка перемещается по градусной шкале. Такие термометры не очень дороги и обычно используются в домашних условиях, где максимальная точность не очень важна.

Следующая разновидность — газовые приборы.

Газовые

Приборы, используемые для определения температуры газа, основаны на принципах закона Чаля. В соответствии с этим, для газов, остающихся в том же объеме, нагревание увеличивает давление. Напротив, при охлаждении давление газа уменьшается.

Исходя из этого соотношения, можно определить температуру измеряемой среды или вещества путем измерения повышения или понижения давления идеального газа. Наиболее точные показания дают термометры, работающие на водороде или солнце.

Оптические

Оптические термометры, вероятно, являются одними из самых популярных приборов для измерения температуры на сегодняшний день. Они позволяют проводить дистанционные измерения, не прикасаясь к измеряемому объекту или объектам.

К этому типу относятся инфракрасные термометры, используемые в медицине. Они обнаруживают инфракрасное излучение и обрабатывают его электронным способом для указания температуры. Принцип работы этих устройств схож с принципом работы тепловизионных приборов, но более точен.

Это классические термометры, жидкостные или механические. Для измерения температуры они должны находиться в непосредственном контакте с окружающей средой. Этот метод имеет ограничения в использовании. Например, трудно измерить температуру поверхности, поскольку на нее влияет температура воздуха.

Механические термометры

Это типы биметаллических термометров.

• работают по принципу «упругой деформации»: в биметаллическом термометре есть 2 соединенных пластины с разным «коэффициентом линейного расширения», т.е. при изменении температуры в ту или иную сторону (+ или -) эта полоска металла изгибается и поворачивает откалиброванную стрелку на циферблате термометра
• Есть термометры с пружиной из металла : тот же принцип — пружина под действием температуры расходится или наоборот сужается. Стрелка термометра от этого двигается по настроенной шкале.

Преимущества.

• все те же, что у жидкостных термометров
• прочный корпус: при легком падении не пострадает ни целостность, ни точность

Цена немного выше, чем у ликвидных

Термогигрометры и психрометры

-это просто «термометр + гигрометр» (относительный гигрометр), заключенный в одном устройстве.

Работа термометра уже была объяснена, в данном случае разницы нет, но гигрометр регистрирует относительную влажность.

Единственное, что важно помнить, это то, что оба бытовых гигрометра (цифровой и «аналоговый») имеют погрешность в оценке относительной влажности ±2-5%. И для бытового использования они часто более чем достаточны. Только перечисленные ниже психрометры обеспечивают точное измерение влажности.

Чем вам пригодится гигрометр, а точнее знание относительной влажности воздуха:

Во-первых, вы можете обратиться к стандартам и строительным нормам, которые контролируют относительную влажность (RH) в помещениях в диапазоне от 45% до 60%.

Превышение влажности или слишком сухой воздух — чем опасно?

• при превышении 60-70% в помещении могут развиваться плесень, грибки и следующие за ней простудные заболевания, аллергии и пр. А за ними и бронхиальная астма и туберкулёз. Особенно это важно для здоровья ребенка, и еще более важно для детей грудничкового возраста.
• при показателях менее 30% может негативно отразиться на состоянии кожи, глаз . Пересушенная из-за этого носоглотка и ротовая полость — причина возникновения заболеваний верхних дыхательных путей или активизация хронических (бронхиты, астмы, фарингиты).

Совет : Как сделать воздух более влажным?

Самое простое, но не всегда возможное, — положить мокрые полотенца на нагретые радиаторы. Однако рекомендуется использовать специальный увлажнитель воздуха