Термометр как устроен: Как работают термометры?

Содержание

Как работают термометры?

26.08.2019

В наше время сложно найти человека, который ни разу не слышал, о термометрах и в каких целях их используют. Однако не все люди могут объяснить то, как они работают. Раньше всем известное слово градусник ассоциировалось только с ртутным прибором, то сейчас существует несколько вариантов оборудования и не только для измерения температуры тела. Продаются термометры практически в каждой аптеке, но чтобы разобраться с принципом работы каждого, следует ознакомиться с характеристиками прибора. Самыми популярными являются ртутный и электронный приборы.

Принцип действия и преимущества

Ртутные термометры. Представляет собой обычную стеклянную колбу заполненную ртутью. Чаще всего используют его в быту или технических сферах. Принцип работы очень простой: при повышении температуры жидкость в сосуде расширяется и поднимается до высоких показателей, соответственно при снижении – ртуть сжимается и опускается вниз. Прибор могут заполнять не только ртутью, но спиртосодержащими веществами. Учитывая тот фактор, что ртуть не прилипает к стенкам колбы, уровень очень просто считать, тем самым просто узнать т очную температуру. Ртутный термометр показывает точные данные, но, не смотря на такой плюс, такой прибор считается опасным. Молекулы ртути отравляют воздух и окружающую среду. Поэтому перед тем как измерять им температуру, важно следовать всем правилам использования, а в случае повреждения пролившуюся ртуть нужно утилизировать.

Электронные термометры. Такое устройство достаточно простое. Внутрь каждого термометра устанавливают датчики температуры, которые реагируют на температуру окружающей среды или тела. В медицине обычно используются полупроводниковые датчики, которые указывают на разность температур между горячими и холодными спаями. Каждый термометр оснащен звуковым датчиком, благодаря которому прибор издает звук, когда процесс измерения температуры окончен. Некоторые модели оснащены памятью, что позволяет узнать о последних показателях температуры. У таких вариантов есть масса плюсов, но, к сожалению, основной недостаток – погрешности в показаниях. Поэтому лучше покупать дорогие экземпляры.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Рекомендуемые товары

В наличии

Под заказ

Как устроен ртутный градусник — КУДАГРАДУСНИК.РУ

В быту, как и медицинских учреждениях чаще всего используются именно ртутные градусники, а не их цифровые аналоги.

Устройство ртутного градусника достаточно простое и понятное, потому эксплуатация такого термометра весьма удобна. Эти простейшие устройства в отличии от цифровых термометров недороги, а их показания более точны.

Как устроен градусник?

Градусник представляет собой трубку, изготовленную из стекла, запаянную с двух сторон. В результате, в трубке создается абсолютный вакуум, так как весь воздух выкачан. В один конец стеклянной трубочки помещается резервуар, заполненный ртутью.

Также в трубке располагается температурная шкала с делениями в 0.1 градус. Примечательно, что место, в котором соединяется резервуар с ртутью и трубкой сужено, что мешает ртути двигаться в обратном направлении. Такая конструкция позволяет сохранить температурные показания после того, как они достигнут максимума.

Ртутный резервуар, соприкасаясь с кожей начинает нагреваться, от чего ртуть расширяется и поднимается. Когда температура достигает максимума, ртуть прекращает расширяться, и застывает на определенной отметке. Как правило температура измеряется около 7 или 10 минут.

Учитывая, что при производстве градусников использована ртуть, обращаться с термометром необходимо с осторожностью, чтобы не допустить его раскола. Прибор нужно хранить в месте, недоступном для малышей, так как они играя могут разбить градусник, и даже играть с шариками ртути, что будет иметь печальные последствия.

Если необходимо измерить температуру ребенка, то стряхивать градусник, и ставить его малышу должны родители. Оставлять ребенка без присмотра при измерении температуры тоже нельзя, так как он может случайно разбить градусник. Если непоправимое все же случилось, ребенка необходимо вывести из помещения, надеть перчатки и собрать ртуть указанным выше способом. Затем узнать, где расположены контейнеры для термометров-градусников, и отнести туда емкость, плотно закрытую крышкой.

Адреса пунктов приема ртутных термометров — здесь.

Если градусник разбился

Однако при использовании градусника следует помнить, что в его изготовлении использовано крайне опасное вещество: ртуть. Потому, если градусник разобьется, необходимо немедленно вызвать специализированные службы, или постараться собрать ртуть самостоятельно в емкость с водой, используя для этих целей бумагу или фольгу, на которую следует накатывать шарики ртути. Можно собирать ртуть шприцем, а после перемещать в банку, заполненную водой или раствором марганцовки.

Единственное, условие – не выбрасывать емкость с собранной ртутью в мусорный бак. Ее нужно аккуратно опускать в специализированные контейнеры для термометров-градусников, или отвозить в специализированные пункты приема.

Выброшенный в мусорный бак разбитый термометр представляет громадную угрозу для людей и экологии. Отравление ртутными парами очень опасно и может привести к плачевному исходу.

Следствие отравления ртутными парами

Наиболее часто, пары ртути проникают в организм через дыхательную систему. Ртуть испаряясь насыщает воздух, и человек вдыхает их, не ощущая того. Не исключается и проникновение ртути через кожу, что предполагает прямой контакт с веществом. Реже ртуть попадает в организм через пищеварительный тракт.

Ртуть входит в категорию опасных веществ, и отравление ею может иметь значительные последствия. В первую очередь страдают почки, и при сильном отравлении может развиться недостаточность. Также может быть поражена нервная система, и человек без должного лечения будет страдать рядом определенных расстройств, которые трудно предугадать.

Если отравление легкое, то человек ощущает тошноту, его мучает рвота, головные боли, повышенное слюноотделение, боли в животе и горле. При перечисленных признаках необходимо срочно обратиться в больницу, для снятия интоксикации.

Вам может быть интересно:

Посмотрите также:

Куда сдать на утилизацию отходы, технику и другие вещи в Вашем городе

принцип действия. Кто изобрел? Шкала и выбор

Для измерения температуры используются приборы под названием термометры. Они имеют разную конструкцию и форму, могут определить температуру тела, воздуха, воды и многого другого. Механические виды таких приборов базируются на расширении тел под действием тепла. Эти тела могут быть разной формы: газообразной, жидкой и твердой.

История

Изобретателем термометров был Галилео Галилей. Еще в 1706 году он занимался созданием астрономических и физических приборов, но основной его целью было усовершенствование термометра. Со временем он изобрел и разработал систему измерения температуры с помощью шкалы, разделенной на градусы от 0 до 100.

Механические приборы по измерению температуры появились намного позже. Такой вид термометра работает по принципу изменения металлической спирали. Приборы оснащены стрелкой и внешне похожи на стрелочные часы. Используются они на панелях автотранспорта и разнообразной спецтехнике.

Основными их преимуществами являются прочность и надежность.

Виды и их принцип работы

Принцип работы механических термометров заключается в изменении металлической спирали или ленты из биметалла и способности расширения металлических тел при нагреве. Они отличаются максимально точными данными и легкостью в использовании.

Данные механические приборы разделяются на два вида: биметаллические и стержневые.

Действие стержневых видов основывается на разнице линейного расширения двух тел, которые имеют разные температурные растяжения. Латунная трубка оказывается элементом, в котором находятся 2 спирали из сплава железа с никелем. Они приводят к сокращению расстояния, настраиваемого при регулировании в зависимости от нужного значения заданной температуры. Для того чтобы передать данные с таких приборов на дистанцию более 50 м, применяют электрические системы передач.

С их помощью прямые и угловые данные, полученные посредством работы термочувствительных элементов, превращаются в электрические сигналы.

Биметаллический градусник работает по принципу сжатия и расширения твердых тел. Они отличаются высокой прочностью, способны устоять перед температурами за границами измеряемого диапазона, применяются в промышленности.

Если температура выходит за пределы шкалы, то это значит, что прибор подвергается действию самых высоких или низких отметок.

Работает такой прибор при помощи стрелки и шкалы, с которых ведется отсчёт данных.

Биметаллические термометры бывают трех видов: спиральные, геликоид, с многоступенчатой спиралью. Спиральные имеют элементы в форме спирали. Когда они нагреваются, то приобретают способность раскручиваться, но иногда могут и закручиваться. Элемент меняется в зависимости от температуры. При ее повышении он нагревается и распрямляется, двигая стрелку в сторону увеличения данных, при снижении – наоборот, закручивается, и стрелка движется в сторону низких данных по шкале. Скручивание и раскручивание спирали происходит в соответствии с изменением температуры. Благодаря большому ходу стрелки данные о температуре очень четкие.

Спиралевидные элементы занимают мало места, поэтому используются чаще, чем стержневые с прямой формой.

Когда спиральные приборы оказываются неподходящими для применения в промышленности из-за своей формы, используют удлиненный элемент под названием геликоид. При нагревании он раскручивается и продвигает ось в область более высоких данных, а при остывании скручивается и направляет стрелку к наименьшим показателям шкалы.

У термометров с многоступенчатой спиралью принцип работы такой же, как и у унифилярной, но они имеют другое строение. В ней находится два и более концентрических витка. Она занимает еще меньше места и предоставляет больший ход стрелки, а значит, более точные данные.

Что выбрать?

Несколько советов, которые стоит брать во внимание при выборе механического термометра.

При выборе обратите внимание на стоимость. Дешевый прибор наверняка отличается погрешностью в данных.
Размер прибора имеет немаловажное значение, так как размер шкалы и цифр напрямую зависит от диаметра циферблата.
Верхний диапазон на шкале термометра должен быть не менее 300 градусов.
Производитель дорожит своей репутацией, поэтому товары от известных фирм будут отличаться качеством в лучшую сторону.

Далее вас ждет обзор механического термометра для кухни.

какие виды градусников применяют в медицине.

Что такое градусник

Описание и принцип работы электронного термометра.

Температура 36,6 градуса в качестве эталона температуры здорового человека – это не более чем условность. В реальности нормальная температура здорового человека зависит от характерных особенностей организма, времени суток, возраста, предшествовавших физических нагрузок, приема пищи, сна… Так, в частности, утром температура человека на несколько десятых градуса ниже, чем вечером, натощак ниже, чем после еды, а у детей температура чуть выше, чем у людей в возрасте. Нормой считается температура от 36 до 37 градусов Цельсия, с ее колебаниями в течение дня в пределах одного градуса, но не более чем 37,2 градуса.

Температуру больного можно измерять, помещая термометр в рот (орально), в прямую кишку (ректально), в подмышечную впадину (аксиллярно) и т. д. В нашей стране предпочитают именно последний вариант. Метод измерения температуры в подмышечной впадине достаточно удобен для больного, но наиболее длителен, поскольку необходимо обеспечить плотный контакт измерительной зоны термометра с мышцами на протяжении достаточно долгого времени.

Кроме того, в зависимости от места измерения температуры будут разниться и ее значения. Так, температура, измеренная в подмышечной впадине, в среднем на полградуса ниже, чем измеренная орально, и на градус ниже, чем измеренная ректально. Это не означает, что та или иная температура «правильная», а прочие нет. Просто не забудьте сообщить врачу, каким образом вы обычно меряете температуру.

Ртутные термометры

или, как еще их называют в народе, градусники, знакомы каждому человеку в нашей стране. Термометры такого типа обладают рядом несомненных преимуществ – дешевизной, точностью, независимостью от источника питания, памятью максимальной измеренной температуры за счет специального устройства ртутного капилляра (вследствие этого такие термометры еще называют максимальными

) – и одним существенным недостатком: ртуть, используемая в качестве наполнителя такого прибора, очень токсична.

Ртутные термометры требуют осторожного обращения, хотя их нельзя назвать совсем уж хрупкими. Согласно регламентирующему их производство государственному стандарту «Термометры медицинские максимальные стеклянные» (ГОСТ Р), термометр должен выдерживать нагрузку до 50 Н (5,1 кг). Минимальный безотказный срок службы таких термометров – 450 циклов (один цикл – это измерение температуры и последующее встряхивание), гарантия производителя, согласно ГОСТу, должна составлять не менее одного года. Максимальный срок службы такого термометра при аккуратном обращении не ограничен, что вполне логично, так как в таком градуснике нет ни механических компонентов, ни стареющих со временем электронных деталей.

Порядка 10-15 лет назад на рынке появились электронные термометры

, основой которых является терморезистор – элемент, меняющий свое сопротивление в зависимости от температуры. Подобные термометры удобны в использовании, позволяют хорошо считывать температуру, хранят последние результаты измерений, абсолютно безвредны для человека.

Классическими термометрами продолговатой формы неудобно мерить температуру тела детям грудного и младшего возраста. Обычный термометр может быть для них причиной дискомфорта, из-за чего не будет обеспечен постоянный контакт термометра с телом. Поэтому специально для детей до трех лет предназначены электронные градусники в форме соски.

Прибор не является полноценной заменой соски, его силиконовая часть может прийти в негодность от продолжительного сосания. Весит устройство менее 40 грамм. Термометр водонепроницаем, что облегчает его дезинфекцию. В силу герметичности корпуса замена батарейки не предусмотрена, но запаса батареи должно хватить на 2000 измерений.

Другой тип медицинских термометров, который сейчас можно встретить в аптеках , базируется на измерении интенсивности особого электромагнитного излучения – инфракрасных лучей. Соответственно, они называются инфракрасными (ИК) термометрами

. Человеческое тело, так же как и любой другой физический объект, температура которого отлична от абсолютного нуля, является источником инфракрасного излучения. Чем интенсивнее ИК-излучение, тем выше температура человека — именно на этом принципе работают приборы ночного видения, выделяющие контур человека на фоне более холодной окружающей среды.

У инфракрасных термометров есть существенное достоинство по сравнению с ртутными и электронными. Они могут работать без контакта с поверхностью тела, что уменьшает дискомфорт для спящих людей и детей и облегчает дезинфекцию термометров.

Одним из примеров ИК-термометра является лобный инфракрасный термометр WF-2000 британской компании B. Well. Этот термометр предназначен для измерения температуры в области виска, так как височная артерия находится практически под кожей. Перед измерением лоб нужно протереть от пота и медленно двигать термометр вокруг виска либо по коже, либо в непосредственной близости от нее. Во время измерения термометр будет подавать короткие звуковые сигналы. После завершения измерения (оно занимает от 5 до 30 секунд) будет подан продолжительный звуковой сигнал. После этого держать термометр у лба для повышения точности измерения не имеет смысла, так как через минуту термометр автоматически отключается. В случае если температура выше 37,5 градуса, прибор обратит на это ваше внимание специальным звуковым сигналом. Интересной функцией термометра WF-2000 является возможность измерения температуры воды или комнатной температуры. Диапазон измерения температуры – от минус 22 до плюс 80 градусов Цельсия. Для этого достаточно поднести термометр к воде или любому предмету в комнате, который не греется сам и находится в комнате хотя бы полчаса. В саму воду погружать термометр нельзя, он не водонепроницаемый.

Термометр оснащен памятью на 25 последних измерений. Батарейка – обычная «часовая» (CR-2032), сигнал о ее замене подает сам прибор.

Одним из самых востребованных медицинских приборов в нашей стране является ртутный термометр. Несмотря на появление его более безопасных электронных собратьев, большинство людей продолжают отдавать предпочтение именно этому измерителю температуры.

Считается, что его показатели более точные и правдивые, даже во врачебных учреждениях не спешат менять медицинские ртутные термометры на сомнительные аналоги.

Тем не менее этот прибор обладает весьма существенным минусом, который многие из нас помнят с детства, хрупкостью. А как известно, свободная ртуть весьма вредна для здоровья и последствия ее воздействия трудно устранимы. Все знают, что собрать «разбежавшиеся» шарики вещества, не оставив ни одного, бывает проблематично.

Вот и встает перед обывателями нелегкий выбор: неточный и безопасный электронный градусник или коварный и верный ртутный термометр?

Важно отметить, что многие факты, связанные с риском использования последнего прибора, давно канули в лету. В этой статье рассмотрим все преимущества и недостатки верного «жителя» российских аптечек.

Значения и нормы показаний ртутных термометров

Определение температуры с помощью ртутного градусника занимает около 10 минут. Единица измерения – градусы Цельсия. Проводится чаще всего подмышкой на сухих кожных покровах.

При отсутствии заболеваний показания температуры меняются от 36 до 37 градусов Цельсия. Самая низкая температура, угрожающая жизни человека, варьируется от 23 до 15 градусов, максимально высокая температура – 43 градуса.

Изменения температуры тела у здорового взрослого человека могут быть вызваны физическими упражнениями, сильными переживаниями, знойной погодой, физиологическими изменениями женского организма и после трапезы. Детский организм отличается от этих показаний завышением температуры, а у людей в преклонном возрасте наблюдается ее снижение.

Как выбрать ртутный термометр

У ртутного термометра существует одна-единственная слабость – хрупкость его стеклянной оболочки. Случайный удар или падение и градусник оставляет после себя острые осколки и трудно собираемый химический элемент. Для многих этот минус перевешивает многочисленные достоинства медицинского прибора. Но давайте разберемся, так ли он опасен?

С чем трудно смириться, так это с наличием опасных веществ в доме. Однако количество ртути, содержащееся по госту в стеклянном ртутном термометре вряд ли способно нанести вред здоровью, тем более, если оперативно и аккуратно собрать вещество.

Для безопасности следует воспользоваться резиновыми перчатками. Собирать металл можно, используя подручные средства, например, клейкие материалы: скотч, изоленту или пластырь; шприц без иголки или спринцовку; кисточку или вату.

Уборку осколков облегчат бытовые приборы, такие как пылесос.

На этом перечисление негативных последствий от испорченного прибора можно завершить. Давайте обратим внимание на положительные свойства.

Как уже упоминалось ранее градусник обладает высокой точностью определения температуры тела. Погрешность составляет лишь 0,1 градуса. Цена вопроса отличается от других аналогов в приятную сторону.

В отличие от электронных термометров при бережном обращении срок годности стремится к бесконечности. Этот прибор удобно обеззараживать, его достаточно протереть дезинфицирующим средством. Из этого качества следует еще один плюс: разные места для измерения температуры.

Следует отметить, что сейчас выпускают стеклянные ртутные термометры усиленной прочности, которые можно использовать при определении температуры у детей.

Как видно по фото ртутный термометр представляет собой стеклянную трубку, запаянную с двух концов, в безвоздушном пространстве которой находятся емкость со ртутью и шкала с делениями.

Другое название этого градусника – максимальный. То есть вещество внутри поднимается до высшей точки, определяющей температуру тела и замирает на ней. Чтобы вернуть гремучее серебро на место, нужно встряхнуть трубочку.

Трудно представить себе человека, который не знает, как правильно пользоваться термометром. Но большинство этих приборов продают без инструкции, так что некоторые детали его эксплуатации могут быть упущены. Давайте вспомним основные принципы работы и обращения со стеклянным градусником.

Правила эксплуатации термометра

Прежде чем использовать убедитесь, что ртуть расположена под отметкой в 35 градусов. В противном случае показания следует «сбить».

Чтобы встряхнуть термометр, зажмите его в ладонь, уперев толстый край в руку. Конец, где располагается минерал повернут вниз. Середину колбы зажмите большим и указательным пальцами. Встряхните прибор книзу, резко останавливаясь в низшей точке. Проверяйте уровень вещества.

Каждый раз, убирая градусник, протирайте его антисептиком. НЕ пользуйтесь горячей водой!

Выбирайте медицинские приборы, которые будут вам наиболее удобны и будьте здоровы!

Фото ртутных термометров

Сегодня практически невозможно представить себе жизнь без термометра. Конечно, о температуре на улице можно узнать из сводки погоды. Но как же определить уровень тепла в комнате, духовке, сушильной камере или теплице? Тут никак не обойтись без термометра.

Существует несколько их видов:

жидкостные;
механические;
газовые;
электрические;
оптические.

Жидкостные

Принцип действия такого прибора основан на эффекте расширения или сжатии жидкости, которая заполняет колбу и изменяет свой объем при колебании собственной температуры. Обычно, в него заливают ртуть или спирт, которые тонко реагируют на минимальное изменение тепла в окружающей среде.

В медицине обычно используются ртутные градусники, а вот в метеорологии их заполняют спиртом, поскольку ртутный столбик может застывать уже при -38 градусах.

Механические

Принцип работы прибора данного типа тоже основан на расширении. Но с его помощью определяется температура в зависимости от расширения биметаллической ленты или металлической спирали.

Такие характеризуются высокой точностью, они надежны и просты в эксплуатации.

Как отдельную, самостоятельную модель их, правда, не используют, обычно они применяются в автоматизированных системах.

Газовые

Газовый тип температурного измерителя работает по тому же принципу, что и жидкостное устройство. В качестве рабочего вещества в нем используют какой-либо инертный газ.

Преимущество этого прибора заключается в том, что он может измерять температуру, приближающуюся к абсолютному нулю, и диапазон его измерений колеблется от -271 до +1000 градусов. Это достаточно сложное устройство, которое редко участвует в лабораторных измерениях.

Электрические

Работа такого измерительного прибора связана с зависимостью сопротивления используемого проводника от температуры. Известно, что сопротивление любых металлов линейно зависит от уровня их тепла. Более точные измерения можно получить, если заменить металлические проводники полупроводниками. Однако полупроводники в таких приборах практически не используют, поскольку зависимость между характеристиками полупроводника и уровня тепла нельзя выразить линейно и практически невозможно проградуировать приборную шкалу.

В роли проводника обычно выступает медь, показывающая изменения температур от -50 до +180 градусов. Если взять другой рабочий металл, например, платину, то температурный диапазон ее значительно расширится и составит от -200 до +750 градусов. Такие электрические тепловые датчики используют в лабораториях, на экспериментальных стендах или на производстве.

Оптические

Оптические приборы или пирометры позволяют узнать температуру по уровню светимости тела, анализу его спектра и некоторым другим параметрам. Это бесконтактный прибор, способный измерять, причем с точностью до нескольких градусов, уровень тепла в широчайшем диапазоне – от 100 до 3000 градусов. Чаще всего на практике мы встречаемся с инфракрасными бытовыми термометрами. Такие градусники очень удобны, поскольку позволяют безопасно, быстро и точно определять температуру тела человека.

Существуют и другие, более сложные температурные измерители, например, волоконно-оптические или термоэлектрические. Это очень чувствительные приборы, дающие точнейшие результаты измерения практически без ошибки.

Полезные советы

В нынешнее время нанотехнологий и электроники, по-прежнему существует много привычных предметов, которые раньше всегда служили верой и правдой, и еще долго будут оставаться такими же полезными. К таковым относится и такая, присутствующая в каждом доме, необходимая вещь как максимальный медицинский термометр.

Как ни странно, у медицинского термометра очень богатая многовековая история, начавшаяся с Галилео Галилея, за которую он претерпел десятки изменений, в результате которых, мы имеем сейчас такое простое и надежное средство измерения максимальной температуры человеческого тела.

Ртутные градусники, конечно, приносят в своем использовании некоторые неудобства, поскольку имеют большое время измерения, однако их точность и дешевизна с успехом это компенсируют. Благодаря развитию прогресса, появились и другие, более быстрые, способы измерения температуры, однако, благодаря своей достоверности, ртутные градусники будут служить еще не один десяток лет.

Чтобы понять, как работает ртутный градусник, необходимо изучить его устройство. Непосредственно ртутный градусник состоит из резервуара с ртутью, трубки для движения ртути, шкалы с градуировкой в градусах и стеклянного корпуса. В каждом медицинском термометре используется около двух грамм ртути, которая, к сожалению, в случае разрушения градусника, может представлять собой ощутимую опасность для здоровья человека.

Самым главным компонентом градусника является измерительная трубка. При простом внешнем виде, на самом деле она имеет в своем устройстве одну характерную особенность. Если внимательно, при помощи лупы рассмотреть место соединения трубки с ртутным резервуаром, то можно заметить, что в этом месте имеется значительное сужение канала прохождения ртути.

Нагревая резервуар с ртутью температурой тела, мы приводим в действие один из законов физики, когда нагрев вещества производит его расширение. Соответственно, расширившаяся, таким образом, ртуть выходит через сужение канала в измерительную трубку под давлением. Излишки ртути, выдавленные из резервуара, образуют именно тот столбик, по которому, благодаря шкале, мы видим значение температуры в градусах.

Далее отмечая, как устроен ртутный градусник, можно рассказать, что поскольку в измерительной трубке никакого давления ртути уже нет, а напротив, там при изготовлении создан вакуум, на активное вещество, относительно стенок трубки, уже действуют силы поверхностного натяжения, которые еще и благодаря плотности ртути, не дают более холодной чем в резервуаре ртути, вернуться через сужение обратно. Благодаря именно этому свойству, медицинский градусник и называется максимальным.

Он, по окончании измерения, всегда фиксирует ртуть в её максимальном положении, благодаря чему мы и знаем значение температуры своего тела. Конечно, кроме ртути можно было бы использовать и другие вещества, как, к примеру, в комнатных и уличных термометрах. Но дело в том, что именно ртуть обладает самыми линейными характеристиками расширения при нагревании, что и делает её самой точной для отображения даже десятых долей градусов.

термогигрометры и ☀ ☁ метеостанции

Введение:
★ Термометры

★ виды термометров

✔️ жидкостные термометры

✔️ механические термометры

★ Термометры-гигрометры

★ Психрометры

★ Метеостанции

★ Кухонные термометры

В этой статье мы расскажем какие виды термометров и гигрометров бывают, как они работают, познакомим с малознакомыми большинству измерителями влажности и температуры — психрометрами, современными метеостанциями, спиртометрами и приборами для измерения плотности жидкости (ареометрами).

Да, все мы знаем, что прибор для измерения температуры — это термометр, но многие до сих пор думают, что многие из них ртутные. Даже те, что являются обычными бытовыми(комнатные). И, разбив или повредив их, вы рискуете здоровьем.

Сразу предупредим ртутных термометров и ртутных градусников в нашем ассортименте нет — все термометры у нас безртутные(спиртовые). А если и появятся термометры(градусники) для измерения температуры тела, то это будут безопасные электронные или инфракрасные термометры.

Что делать, если вы разбили ртутный градусник, мы рассказываем в другой статье.

Термометры

Термометры условно можно разделить на несколько типов:

по видам применения и по температурному диапазону
комнатные термометры — от 0°C до +50°C

оконные термометры — от -70°C до +50°C

водяные термометры — от 0°C до +50°C

кухонные термометры — от 0°C до 300°C

термометры для сауны от 0°C до +140°C

термометр в холодильник или погреб -30°C до +50°C

термометры для садоводов

жидкостные, механические и цифровые (электронные)

декоративные или сувенирные термометры

Жидкостные термометры

— это те, которые идут с колбой-капилляром внутри. В колбе находится жидкость, которая от нагрева расширяеся, а от холода — наоборот снижается в объеме.

Состав таких жидкостей чаще всего — это метилкарбитол (метиловый спирт — Ch4(OCh3Ch3)2OH), более известный «в народе» как «спиртовой раствор». Иногда в качестве наполнителя — керосин.
Оба наполнителя по сравнению с ртутью — условно безопасны.

Достоинства:

достаточно быстрая реакция на изменение температуры

разная степень точности: шаг измерения от 0,5°C до 2°C

Недостатки:

Стекло, из которого сделан термометр и его колба/капилляр, можно разбить при неаккуратном обращении

Примеры комнатных термометров:

Механические термометры

Это такие виды 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.

Достоинства:

все те же, что у жидкостных термометров

прочный корпус: при легком падении не пострадает ни целостность, ни точность

Недостатки:

цена чуть дороже жидкостных

Термогигрометры и психрометры

— это просто «термометр + гигрометр» (измеритель относительной влажности воздуха) в одном приборе.

Как работает термометр уже описано выше — разницы никакой в данном случае нет, а вот гигрометр фиксирует относительную влажность.

Единственное, что важно помнить, что и бытовые гигрометры (что цифровые, что «аналоговые») идут с погрешностью ± 2-5% в оценке относительной влажности. И для бытовых целей часто более, чем достаточно. Точные данные по влажности даст только психрометр — о нём чуть ниже.

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

Для начала обратимся к нормам и СНИПам нормальным показателем относительной влажности в помещении считается 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?

Самый простой, но не всегда возможный — мокрое полотенце на разогретую радиаторную батарею. Но лучше для этого использовать специальные увлажнители воздуха

Психрометры

Измерение влажности воздуха в психрометре высчитывается по разнице между показателями двух термометров: сухого и влажного. Разумеется, тот, что влажный — погружен в небольшой колпачок с водой, которая испаряясь и регулирует показания «мокрого термометра».

Вот примеры популярных психрометров:

Как с ними работать, написано на странице самих психрометров. На самом деле — необходима легкая арифметика и найти в прилагаемой таблице нужные параметры: разница показаний мокрого и сухого термометров по прилагаемой температуре дает максимально точное значение относительной влажности воздуха.

Кому нужны психрометры:

тем, кто хочет точных показаний температуры и влажности

тем, кто увидел, что показатели его цифрового или другого «аналогового» гигрометра — «врут»

для контроля за выращиванием растений, чувствительных к влажности

для складов продуктов, мебели и пр. , где соблюдение режима влажности — гарантия сохранности продукции.

пригодится для детских садов и других учреждений, где есть принципиальная точность в соответсти ГОСТ и СНиП.

Метеостанции

Метеостанции — это домашний цифровой прибор для комплексных показателей по температуре, влажности. Часто в более продвинутых моделях есть еще часы, будильник и показатели атмосферного давления.

Есть также метеостанции, которые могут выдавать краткосрочный прогноз погоды и на индикаторе показывать историю показаний по одному из измерений: температура, влажность, давление.

Есть еще особенность: некоторыйе виды метеостанций, к которым можно подключать внешние датчики от 1 до 3-4-х дополнительно.

Например,
— один поставить в другой комнате (например, в детской),
— второй на улицу,
— а третий датчик уже встроен в саму метеостанцию. |

И наблюдать за 3-мя показаниями, чтобы вовремя одеться на улицу, включить увлажнитель воздуха в детской или наоборот осушитель воздуха в основной комнате.

Кухонные термометры

Это отдельная категория термометров для измерения или температуры мяса (или любого другого продукта), или для замера температуры духовки, или и для того и другого.

Для «термощупа», а именно так чаще всего предпочитают называть такие термометры, технологий проста — биметаллический элемент, который и является индикатором температуры. На некоторых моделях есть обозначенные виды приготавливаемого мяса: курица, свинья, корова, что часто облегчает понимание положенной температуры, какое мясо и когда будет готово:

🐮 +65…+72°С — готовность говядины

🐄 +76…+78°С — готовность телятины

🐏 +80…+82°С — готовность баранины

🐷 +84…+85°С — готовность свинины

🐔 +89…+90°С — готовность курицы

Термометр уличный – виды, устройство, крепление, проверка

Появление жизни на земле, здоровье людей, животного мира и условия их существования напрямую зависят от температуры окружающей среды. Утром каждый смотрит на термометр, чтобы знать, во что одеться для выхода на улицу. При заболевании человека или животного в первую очередь измеряют температуру тела. В любом технологическом процессе без контроля температуры не обойтись. Для измерения температуры служит измерительный прибор, который называется термометр. В быту термометры часто называют градусниками, очевидно из-за того, что единицей измерения температуры является градус.

Изобрел термометр в 1597 году итальянский физик Галилео Галилей. Усовершенствовал и придал термометру современный вид в 1742 году шведский ученый Андерс Цельсий. Принцип работы термометра заключается в свойстве жидкости изменяться в объеме при изменении своей температуры. В качестве рабочей жидкости в современных градусниках применяется подкрашенный спирт или ртуть, которой заполняется небольшой стеклянный резервуар с отходящей от него тонкой (капиллярной) трубкой. При нагреве жидкость расширяется и начинает заполнять капилляр. Вдоль трубки размещается шкала, по которой и считывается температура.

Виды уличных термометров

Технический прогресс не стоит на месте, и сегодня в быту, кроме жидкостных градусников, широко используются механические и электронные термометры.

Самым простым по устройству и дешевым является механический термометр, похожий на часы. Принцип работы его основан на изменении степени закручивания плоской спирали, сделанной из соединенных между собой двух полосок, сделанных из разных металлов (биметаллическая пружина). Механический термометр хорошо виден издалека, но точность показания его оставляет желать лучшего. Обычно механический термометр крепится на липучках или присосках непосредственно на стекло, образуя зазор. В зазор попадает пыль, которую можно удалить, только сняв термометр. По этим причинам механические термометры не нашли широкого распространения.

Наибольшую популярность благодаря бюджетной цене получили стеклянные жидкостные градусники, предложенные Цельсием. Принцип их работы обеспечивает высокую точность измерения температуры, а герметичность корпуса – многолетний срок службы термометра. Один из трех, установленных за окнами моей квартиры, стеклянных жидкостных термометров служит более 30 лет и, похоже, прослужит еще столько же. Исходя из соотношения цены и качества, жидкостный спиртовой термометр является лучшим выбором для измерения уличной температуры.

Электронный уличный термометр является последним достижением техники. Устанавливается он за окном и, в зависимости от модели, питается от аккумулятора или солнечной батареи, иногда совмещая оба источника питания. Кроме температуры дополнительно может показывать время, относительную влажность. Получается настоящая домашняя метеостанция. К сожалению, цена его пока многим недоступна, и срок службы электронного термометра многократно меньше, чем у жидкостных градусников.

Устройство стеклянного термометра

Устроен уличный стеклянный термометр следующим образом. В стеклянной трубке установлена шкала с делениями, к которой закреплена стеклянная трубка с очень маленьким, калиброванным по размеру, внутренним отверстием (капиллярная трубка), к которой приварен маленький стеклянный резервуар, наполненный спиртом. При нагреве воздуха спирт расширяется, при понижении температуры – уменьшается в объеме (сжимается). Это мы и наблюдаем в капиллярной трубке в виде движения вверх или вниз цветного столбика. Спирт – прозрачный, и для того, чтобы столбик был лучше виден, в него добавляют краситель, обычно красного цвета.

Способы крепления стеклянного термометра

Для крепления наружного термометра его стеклянный корпус обычно вставлен в два пластмассовых цилиндра с ушками-держателями. К деревянным оконным рамам термометр крепится с помощью вбивания почтовых гвоздиков через отверстия в крепежных ушках-держателях термометра или завинчивания маленьких шурупов непосредственно в оконную раму. На лапки термометров, предназначенных для крепления на евроокне с пластиковыми рамами, наносится липкий слой. Для установки термометра нужно обезжирить места рамы евроокна, на которые будут приклеиваться лапки, снять защитную пленку с липучек и приложить лапки к подготовленным местам.

Крепление термометра с помощью саморезов на раме

Сегодня массово заменяют деревянные оконные блоки пластиковыми окнами, в которые забивать гвозди не рекомендуется, да и редко у кого рука поднимется крепить таким способом уличный термометр.

Если дырявить евроокно не жалко, то можно закрепить уличный термометр с помощью самореза, завинченного непосредственно в профиль пластикового окна. Для этих целей лучше всего применить самые короткие саморезы 3×16 с полусферической головкой в виде пресс-шайбы. Чтобы не раскололись крепежные лапки ушек-держателей термометра, в них перед креплением необходимо предварительно просверлить отверстия диаметром, равным диаметру самореза.

Крепление термометра с помощью саморезов на откосе окна

После замены деревянных окон на пластиковые я тоже столкнулся с необходимостью прикрепления уличного термометра. У старого термометра раскрошились держатели в результате старения пластмассы при демонтаже. Купил новый уличный термометр, специально предназначенный для пластиковых окон, с площадками на держателях для крепления двухсторонним скотчем.

Первое, чем меня удивил купленный термометр, так это надписью на шкале «Сувенирный термометр» и то, что шкала представляла собой обыкновенную бумажку, на которой типографским способом была нанесены деления и цифры. Надписи, что термометр соответствует требованиям ГОСТа (на ранее выпускавшихся такая надпись была) тоже не обнаружил. То есть производитель снял с себя всю ответственность за точность показаний и долговечность. Выбора не было, по инструкции обезжирил место на пластиковой раме спиртом, приклеил при положительной температуре. Первый недостаток проявился в начале эксплуатации термометра – вранье в показаниях «Сувенирного термометра» на два градуса. Для проверки сомнений, закрепил рядом с ним ртутный термометр. «Сувенирный термометр» действительно показывал на два градуса больше. При эксплуатации термометра приходилось от прочитанного результата вычитать два градуса.

Со временем внешняя колба термометра изнутри покрылась тонким слоем конденсата, что привело к сложности считывания показаний. Из-за не герметичности колбы внутрь нее попадала влага, и при изменении температуры вода конденсировалась на стенках. Затем отклеилась нижняя опора. Через год эксплуатации поблекла шкала и цифры, хотя термометр был установлен на северной стороне и лучи солнца на него не попадали. Когда стало тепло, я снял этот злополучный термометр, вскрыл колбу, удалил влагу, сдвинул капиллярную трубку на расстояние двух делений шкалы вниз и загерметизировал колбу силиконом. На прежнее место приклеил термометр с помощью нового двухстороннего скотча, взятого из комплектации настенной компьютерной розетки. Полгода уличный «Сувенирный термометр» провисел, а в разгар зимы отвалился и разбился. Собрался было уже покупать новый, но на улице мороз и на скотче термометр не приклеить. Вспомнил, что снятый с деревянной рамы термометр, прослуживший более 20 лет, у меня не выброшен, и можно попробовать прикрепить его за пластиковым окном.

У любого окна есть внешние откосы. Вот у меня и возникла идея закрепить уличный термометр не на раме евроокна, а на откосе с помощью саморезов. Но держатели на старом термометре растрескались, да и если бы уцелели, все равно форма их не позволила бы закрепить термометр в удобном для снятия показаний положении.

Пришлось сделать новые опоры из полосок металла, позволяющие закрепить уличный термометр в любом месте на откосе при соблюдении условия удобства снятия показаний. На фотографии Вы видите, как прикреплен уличный термометр на откосе пластикового евроокна с помощью самодельной металлической опоры.

Закрепить такие опоры не сложно, для этого достаточно выбрать место установки уличного термометра, просверлить в откосе на расстоянии не менее четырех сантиметров от края (чтобы не откололся угол) два отверстия, вставить дюбеля и закрутить два самореза. Если потребуется, подогнуть опоры для более удобного считывания показаний термометра.

Изготовить опоры можно из любого листового пластичного металла: железа, алюминия, меди и ее сплавов толщиной 1-1,5 мм. Достаточно вырезать полоску шириной 10-20 мм, длина её будет зависеть от расстояния, на котором находится откос от зоны видимости через окно. Для определения длины, нужно определить желаемое место установки уличного термометра, измерить расстояние от его края до откоса и добавить длину на уголок крепления к откосу и три диаметра цилиндра термометра. Длина получается около 15 см.

Для надежной фиксации цилиндров в опоре, необходимо полоску согнуть в виде цилиндра чуть меньшего диаметра, чем у пластмассового цилиндра термометра. Для этого нужно подобрать круглую оправку соответствующего диаметра. Придавать форму полоске лучше всего, зажав ее с оправкой в тисках.

Сначала зажимается край полоски вместе с оправкой, далее полоска огибается рукой вокруг оправки; затем губки тисков немного разводятся, и оправка проворачивается вместе с уже сформированной частью полоски (проворачивать её необходимо до получения из полоски цилиндра). Замыкать формируемый цилиндр не обязательно.

Затем в центре второго конца полоски сверлится отверстие диаметром 3-4 мм, в тисках ему придается требуемый угол, который не обязательно должен быть прямым.

Теперь можно спилить с пластмассовых цилиндров уличного термометра ушки-держатели, оставив часть их выступать на 1-2 мм, это послужит упором при установке термометра в металлические цилиндры вновь изготовленного крепления. Это повысит надежность крепления. Крепление готово и можно устанавливать уличный термометр за окном.

Для более точных показаний термометра необходимо выбрать место, куда не попадают прямые солнечные лучи и тёплые потоки воздуха, идущие из квартиры во время проветривания. Желательно, чтобы термометр был установлен на северной стороне.

В результате небольшой работы по доработке крепежа уличного термометра было решено сразу несколько задач. Сэкономлены деньги на покупку нового уличного термометра. Установка термометра не стала зависеть от температуры воздуха и осадков. Термометр можно легко снять и установить обратно, например, при ремонте фасада здания. Термометр не мешает мыть стекла и устанавливать москитную сетку. Термометр защищен от случайного механического повреждения при открытии и закрытии окна. Уличный термометр никогда не отвалится. Шкала старых уличных термометров сделана нанесением рисок на стекло и не подвержена быстрому выгоранию от солнечных лучей и порчи от влажности. Минусов не нашел, может, Вы найдете?

Кстати, старый уличный термометр, если у Вас такого нет, можно найти на улице, присмотритесь к выброшенным деревянным оконным рамам.

Как откалибровать (проверить) термометр в домашних условиях

Если есть сомнения в точности показаний термометра, не обязательно уличного, то точность его показаний можно легко проверить в домашних условиях. Откалибровать термометр можно двумя методами: с помощью заведомо точно показывающего термометра и воды.

Проверка с помощью образцового термометра

Первым методом воспользоваться просто, достаточно рядом с проверяемым термометром расположить образцовый термометр, показывающий точно. По истечении не менее получаса сличить показания. Если термометры показывают одинаковую температуру, значит все в порядке.

Проверка с помощью тающего снега или кипящей воды

Так как термометр имеет линейную шкалу, то для проверки точности показаний достаточно проверить одну любую точку шкалы, нулевую или точку 100˚С.

Второй способ не требует наличия образцового термометра и основан на законе кинетической энергии молекул. Не секрет, что если емкость, наполненную снегом (льдом), поместить в помещение с положительной температурой, то снег начнет таять, и появится вода. Температура воды будет постоянной и равной 0˚С до тех пор, пока весь снег не растает. Этим законом и можно воспользоваться для калибровки термометра, имеющего нулевую отметку.

Достаточно опустить конец термометра в талую воду и дождаться, пока столбик термометра перестанет смещаться (достаточно нескольких минут). Термометр должен показать 0˚С. Снег можно наскрести со стен в холодильнике или наморозить кубиков льда.

Если термометр имеет отметку 100˚С, то можно откалибровать его, окунув в кипящую воду. Как известно, при нормальном давлении температура кипящей воды равна 100˚С.

На основании физических свойств воды шведский учёный Андерс Цельсий и изобрел шкалу термометра, разделив на сто делений участок между показаниями столбика спирта в стеклянной трубке при помещении ее сначала в талую воду со снегом, а затем – в кипящую. В честь его имени температуру, измеренную по его шкале, называют градусами Цельсия, которые обозначаются ˚С.

Владимир 09.07.2018

Здравствуйте!

Давно и с удовольствием знакомлюсь с материалами Вашего сайта, которые частенько мне очень хорошо помогают. Спасибо за интересный и содержательный сайт.

Вот и сегодня прочитал пост о наружных термометрах и возник один вопрос. Для регулировки спиртовых термометров Вы предлагаете использовать талую воду в момент таяния в ней снега или льда, так как в это время её температура (с определёнными допусками, естественно) равна нулю градусов Цельсия. Отсюда вопрос — а какая температура воды при начале замерзания?

Я пробовал регулировать шкалу спиртового термометра обоими способами, т.е. в первом случае заливал водой в стакане кусочки льда из холодильника, ждал, когда они начнут таять, и измерял температуру воды, во втором случае ставил в морозилку холодильника стакан с водой, дожидался, когда в воде появлялись ледяные «забереги», измерял температуру и получал хоть и небольшую, но разницу в показаниях термометра.

В первом случае, насколько помнится, температура воды была несколько выше. Какому способу верить больше?

Александр

Здравствуйте, Владимир!

Благодарю Вас за отзыв, стараюсь сделать сайт интересным для думающих людей.

Что такое температура? Это скорость движения молекул в веществе. Чем температура тела выше, тем с большей скоростью двигаются молекулы. Для увеличения температуры тела нужно увеличить скорость движения молекул путем контакта с другим веществом, в котором молекулы двигаются (вибрируют) с большей скоростью. Для этого нужно время. Поэтому тела, жидкости и газы нагреваются с некоторой скоростью, в зависимости от скорости движения молекул в соприкасающимся с ними твердым, жидким или газообразным веществом.

Теоретически оба способа, которым Вы калибровали термометры равноценны, но из-за инерционности передачи тепловой энергии естественно получилась разница.

Когда Вы в емкость с водой бросили кусочки льда, то вода в ней начала отдавать энергию постепенно, и если воды больше, чем льда, то уже на небольшом удалении от льдинок вода будет иметь температуру чуть выше 0. Для большей точности калибровки нужно воду со льдом постоянно перемешивать.

В случае, когда вода остывала в холодильнике до образования в ней льда, разница между температурой льда и воды была минимальная. Поэтому термометр покажет более низкую температуру, чем в первом случае.

Для повышения точности калибровки нужно брать больший объем воды, и чтобы лед занимал большую часть ее объема. В процессе калибровки нужно воду постоянно перемешивать. Тогда результат калибровки в обоих случаях будет практически одинаковым.

Теплотехника наука сложная и выполнить точные расчеты практически невозможно, обычно все уточняется испытаниями.

Как измеряется температура воздуха? — pH метры, кондуктометры, солемеры, пирометры, термометры, все для анализа качества воды

Для того чтобы снять показания температуры воздуха необходимо использовать обыкновенный или электронный терметр. Однако, для того чтобы получить максимально точные результаты необходимо учесть некоторые важные детали их конструкции. Если не следовать строгим приписным истинам, то вероятнее всего вы измерите температуру близлежащих предметов, самого градусника, но никак не истинную температуру воздуха.

Для того чтобы получить более точные данные по температуре воздуха, как внутри, так и снаружи помещения можно использовать цифровые метеостанции. Кстати, эти современные приборы передают данные о влажности и атмосферном давлении воздуха.

Как измерять температуру?

При помощи спиртового градусника

Размещается на горизонтальной поверхности, примерно на расстоянии 1,6 -1,7 метра выше уровня пола. Устройство должно быть расположено на теплоизолирующем материале. При этом, в момент измерения температуры в помещении должны быть отключены все нагревательные приборы, в том числе нагреватели УФО. Ведь именно они нагревают все окружающие предметы направленным излучением. Так, при их воздействии может нагреться корпус устройства и существенно исказить показания.

Если Вы расположили градусник правильно, подождите еще 10 минут. Тепловая инерция такого градусника очень высокая, поэтому до считывания показаний придется немного подождать.

Учтите: погрешность спиртового термометра может составлять 3-4 градусы Цельсия.

Ртутные бытовые термометры

Для получения показаний термометр необходимо расположить так же, как и спиртовой измеритель температуры. При этом помните, что жидкостные баллоны измерителей температуры ни в коем случае не должны касаться каких-либо предметов.

В случае если необходимо измерить температуру воздуха снаружи, необходимо изначально открыть окно. Затем закрепить термометр на раму. Баллон термометра ни в коем случае не должен соприкасаться со стеклом. Термометр необходимо закрыть от прямого попадания солнечных лучей. Не рекомендуется устанавливать измеритель температура с южной стороны. Более того, расстояние от окна или стены до термометра не должно быть меньше одного метра.

Электронный термометр

При помощи данного современного устройства измерить температуру можно практически мгновенно. При этом на продажу представлено большое количество моделей термометров, которые подойдут каждому пользователю. Стоит помнить, что при измерении не стоит касаться датчика прибора, иначе он может выйти из строя.

Цифровая метеостанция

Если Вы всегда хотите получать точные температурные данные и не желаете заморачиваться по поводу тех или иных условий для измерения температуры – цифровая метеостанция, это именно то, что Вам нужно. Она с высокой точностью отображает данные о влажности воздуха, атмосферном давлении, температуре воздуха и даже предоставляет прогноз погоды. Домашняя метеостанция имеет также часы и календарь. В основе устройства имеются цифровые датчики, поэтому все данные предоставляются с каждым изменением температуры.

Как работают термометры | Сравнение типов термометров

Как работают термометры | Типы термометров в сравнении

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 22 декабря 2020 г.

Тебе сегодня жарко или только мне? И как мы
могу сказать? Если я скажу, что сегодня жарче, чем вчера, а вы не согласитесь,
как мы можем решить спор? Одним из простых способов является измерение
температуру термометром в оба дня и сравнить показания.Термометры — это простые научные приборы, основанные на идее о том, что металлы изменяются.
их поведение очень точным образом, поскольку они нагреваются (получают больше тепловой энергии).
Давайте подробнее рассмотрим, как работают эти удобные гаджеты.

Фото: Вот это я называю холодом! Этот циферблатный (стрелочный) термометр показывает температуру внутри моего морозильника: около −30°C (внутренняя шкала) или −25°F (внешняя шкала). Это точно такая же температура, но измеренная двумя немного разными способами.

Жидкостные термометры

Фото: Этот термометр содержит красную жидкость на спиртовой основе и имеет шкалу Цельсия (слева) и Фаренгейта (справа). Текущая температура составляет около 22°C или около 72°F.
Шкала Фаренгейта названа в честь немецкого физика Даниэля Фаренгейта (1686–1736), который
изготовил первый ртутный термометр в начале 18 века.
Шкала Цельсия названа в честь придумавшего ее шведского ученого Андерса Цельсия (1701–1744).

Простейшие термометры действительно просты! Они просто очень
тонкие стеклянные трубки, наполненные небольшим количеством
серебристой жидкости (как правило, ртути — довольно
особый металл, который при обычных, бытовых температурах находится в жидком состоянии).Когда ртуть нагревается, она расширяется (увеличивается в размерах) на величину
это напрямую связано с температурой. Итак, если температура
увеличивается на 20 градусов, ртуть расширяется и движется вверх по шкале
вдвое больше, чем если бы температура повысилась всего на 10 градусов.
Все, что нам нужно сделать, это отметить шкалу на стекле, и мы сможем
легко определить температуру.

Как определить масштаб? Изготовление по Цельсию (по Цельсию)
термометр легко, потому что он основан на температуре льда
и кипяток. Они называются двумя фиксированными точками. Мы
Известно, что температура льда близка к 0°C, а вода кипит при 100°C.
Если мы окунем наш термометр в лед, мы сможем увидеть, где
уровень ртути достигает и отмечает самую низкую точку на нашей шкале, которая
будет примерно 0°С. Точно так же, если мы окунем термометр в
кипящей воды, мы можем подождать, пока ртуть поднимется, а затем сделать
знак, эквивалентный 100°C. Все, что нам нужно сделать, это разделить
масштабирование между этими двумя фиксированными точками на 100 равных шагов («градус Цельсия» означает 100 делений)
и, вуаля, у нас есть рабочий термометр!

Фото: Спиртовые термометры.Как вы можете видеть по красным линиям рядом с их шкалами, эти исторические термометры Dr Pepper на Dublin Bottling Works и W.P. Музей Клостер в Дублине, штат Техас, также содержит алкоголь. Фото Кэрол М. Хайсмит. Предоставлено: Техасская коллекция фотографий Лиды Хилл в рамках американского проекта Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Ртуть или спирт?

Не во всех жидкостных термометрах используется ртуть. Если линия, которую вы видите на своем термометре
красный вместо серебра, как на картинке здесь, ваш термометр
заполнен жидкостью на спиртовой основе (например, этанолом).Какая разница? Ртуть токсична, но
совершенно безопасно, если он запечатан внутри термометра. Однако если стеклянная трубка ртутного термометра
случается сломаться, что потенциально подвергает вас воздействию ядовитой жидкости внутри него.
По этой причине спиртовые термометры, как правило, более безопасны, и они могут
также можно использовать для измерения более низких температур (поскольку спирт имеет более низкую температуру замерзания).
чем ртуть; это около -114 ° C или -170 ° F для чистого этанола.
по сравнению с примерно -40°C или -40°F для ртути).

Рекламные ссылки

Термометры часовые

Однако не все термометры работают таким образом. Тот, что показан в нашем
На верхнем фото есть металлический указатель, который перемещается вверх и вниз по кругу.
масштаб. Откройте один из этих термометров, и вы увидите указатель
монтируется на спиральном куске металла, называемом биметаллической полосой, которая предназначена для расширения и изгиба по мере того, как она
нагревается (см. нашу статью о термостатах, чтобы узнать, как они работают).
Чем выше температура, тем больше расширяется биметаллическая полоса и тем больше она давит на
указатель вверх по шкале.

Иллюстрация: Как работает циферблатный термометр: это механизм, приводящий в действие типичный циферблатный термометр, проиллюстрированный в патенте Чарльза У. Патнэма от 1905 года. Вверху у нас есть обычное расположение указателя и циферблата. Нижняя иллюстрация показывает, что происходит сзади. Биметаллическая полоска (желтая) плотно свернута и прикреплена как к корпусу термометра, так и к стрелке. Он состоит из двух разных металлов, связанных вместе, которые при нагревании расширяются в разной степени.При изменении температуры биметаллическая полоска более или менее туго изгибается (сжимается или расширяется), а прикрепленная к ней стрелка перемещается вверх или вниз по шкале. Работа
из патента США 798,211: Термометр любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Фото: Вот свернутая биметаллическая полоса от настоящего циферблатного термометра (термометр морозильной камеры на нашем верхнем фото). Легко увидеть, как это работает: если повернуть стрелку рукой в сторону более низких температур, скрученная полоска сжимается; поверните указатель в другую сторону, и полоска ослабнет.

Электронные термометры

Одна из проблем ртутных и циферблатных термометров заключается в том, что они
при этом реагировать на изменения температуры. Электронный
термометры не имеют этой проблемы: вы просто прикасаетесь зондом термометра к
объект, температуру которого вы хотите измерить, и цифровой дисплей
дает вам (почти) мгновенные показания температуры.

Фото: Электронный медицинский термометр 2010 года. Вы ставите металлический щуп
во рту или где-то еще на теле и считывайте температуру с ЖК-дисплея.

Электронные термометры работают совершенно иначе, чем
механические, которые используют линии ртути или вращающиеся указатели.
Они основаны на идее, что сопротивление
из куска металла (легкость, с которой электричество течет
через него) изменяется при изменении температуры. Чем горячее металлы, тем сильнее вибрируют атомы внутри
по ним электричеству труднее течь, и сопротивление увеличивается.
Точно так же, когда металлы остывают, электроны движутся более свободно, а сопротивление
идет вниз.(При температурах, близких к абсолютному нулю, минимальной теоретически возможной температуре -273,15 °C или -459,67 °F, сопротивление полностью исчезает в результате явления, называемого
сверхпроводимость.)

Электронный термометр работает, подавая напряжение на
его металлический щуп и измерение силы тока, протекающего через него. Если
вы помещаете зонд в кипящую воду, тепло воды делает
электричество проходит через пробник с меньшей легкостью, поэтому сопротивление
на точно измеримую величину. Микрочип внутри термометра измеряет
сопротивление и преобразует его в измерение температуры.

Фото: Электрический термометр сопротивления 1912 года:
Этот пример термометра сопротивления мостового типа был построен Leeds and Northrup.
и используется для измерения температуры в Национальном бюро стандартов США.
(ныне NIST) в начале 20 века. Несмотря на его коренастый и неуклюжий вид, его точность составляет 0,0001 градуса.
Фото предоставлено цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд.
20899.

Основным преимуществом таких термометров является то, что они могут
мгновенное считывание в любой температурной шкале
Например, по Цельсию, по Фаренгейту или как там еще.Кроме одного
их недостатки в том, что они измеряют температуру от
от момента к моменту, поэтому цифры, которые они показывают, могут сильно колебаться
резко, что иногда затрудняет получение точных показаний.

Точные электрические термометры, известные как термометры сопротивления, используют четыре резистора, расположенных в ромбовидной цепи, называемой мостом Уитстона. Если три резистора имеют известные номиналы, сопротивление четвертого
легко вычислить. Если четвертый резистор выполнен в виде датчика температуры,
подобную схему можно использовать как очень точный термометр: рассчитать его сопротивление
(из его напряжения и тока) позволяет нам рассчитать его температуру.

Измерение экстремальных температур

Если вы хотите измерить что-то слишком горячее или холодное для обычного термометра
ручки, вам понадобится термопара: хитрое устройство
который измеряет температуру, измеряя электричество. И если вы не можете подойти достаточно близко, чтобы использовать
хоть термопару, можно попробовать пирометром,
своего рода термометр, который измеряет температуру объекта по
электромагнитное излучение, которое он испускает.

Что такое температурная шкала?

Фото: Температурные шкалы линейны: определенное повышение температуры всегда перемещает вас на одно и то же расстояние
вверх по шкале.Это не означает, что термометры должны быть сделаны прямыми, как линейки: это означает, что каждое деление температурной шкалы занимает точно такое же пространство (или, если хотите, ртутный, стрелочный или другой индикатор температуры должен двигаться так же далеко, чтобы указать каждое новое деление по мере повышения или понижения температуры). Этот циферблатный термометр от газового котла показывает температуру вашего центрального отопления в градусах Цельсия с использованием круглой (но все же линейной) шкалы.

Термометру не обязательно нужна шкала или цифры, нанесенные на него.Только представьте, если
вы были на необитаемом острове и нашли в песке старый термометр с
шкала и цифры стерлись, но в остальном работает отлично. Вы все еще можете использовать
это он получить представление о температурах. Вы можете использовать его очень грубо, чтобы сказать что-то вроде:
«Уровень ртути поднялся примерно наполовину, что выше, чем было вчера, поэтому сегодня должно быть жарче».

Лучшим способом было бы поставить собственную шкалу на термометр. Во-первых, вам нужно найти
что-то очень холодное (например, кусок льда), поместите термометр
на нем и поцарапайте стекло, чтобы отметить уровень ртути.Тогда вы могли бы сделать то же самое
чем-нибудь горячим (кипятком) и снова отметьте уровень ртути. Мы называем это
два опорных уровня температуры фиксированные точки.
Чтобы сделать шкалу термометра, все, что нам нужно сделать, это разделить расстояние между двумя
неподвижных точек на множество секций равной длины. Вот как стоградусный
термометр получил свое название: он имеет 100 («центовых») делений («градусов») между
фиксированные точки льда и пара. Чем отличаются температурные шкалы и как
они проработаны?

Весы	Фиксированная(ые) точка(и)
по Фаренгейту	Первоначально 32°F (таяние льда в соли) и 96°F (определение температуры тела Даниэля Фаренгейта).
Цельсия	0°C (точка замерзания воды) и 100°C (точка кипения воды).
Кельвин	Определяется в соответствии с тройной точкой воды (где ее твердое тело, жидкость и пар находятся в равновесии), которая составляет 273,16 К.
ITS-90 (Международная шкала температур)	Использует множество разных точек в разных частях своего диапазона. Видеть ИТС-90 подробнее Детали.

Как соотносятся градусы Цельсия и Фаренгейта?

Вы, наверное, знаете, как преобразовать температуру по Цельсию в градусы Фаренгейта: умножьте на 9/5 (или 1,8) и затем прибавьте 32. Чтобы преобразовать
Фаренгейтов в Цельсия, вы делаете обратное: вычитаете 32 и умножаете на 5/9 (или делите на 1,8, что то же самое).
Когда вы слышите, что в прогнозах погоды указываются температуры в градусах Цельсия и их эквиваленты в градусах Фаренгейта, вы можете почувствовать, что взаимосвязь между ними немного странная и запутанная, потому что они кажутся такими разными.Но если вы нанесете их на график (как у меня ниже), вы увидите, что обе шкалы совершенно линейны, и каждое повышение температуры, добавляющее еще 10°C, добавляет 18°F.

Диаграмма

: Температурная шкала Цельсия показана синим цветом, а шкала Фаренгейта — красным рядом. Каждая точка на диаграмме показывает два эквивалентных измерения для определенной температуры, например, 20°C.
равна 68°F. Обе шкалы явно линейны: увеличение на 10°C такое же, как увеличение на 18°F.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги для юных читателей

Как мы измеряем температуру? Крис Вудфорд. Gareth Stevens, 2013/Blackbirch, 2005. Одна из моих собственных книг для юных читателей (7–9 лет). Акцент здесь делается на температуре как на практической, повседневной форме математики.
Фаренгейты, Цельсия и их температурные шкалы
Йоминг С. Лин. PowerKIDS Press/Розен, 2012.Историческое введение, в котором рассказываются истории Даниэля Фаренгейта и Андерса Цельсия наряду с практическим измерением температуры.
Измерь это! Температура Кейси Рэнд. Raintree, 2010. Базовое введение для детей в возрасте 7–9 лет, включающее некоторое освещение смежных тем, таких как погода и изменение климата.
Температура: разогрев и охлаждение Дарлин Р. Стилл. Picture Window Books, 2004. Альтернативное 24-страничное введение для немного более молодых читателей.
Термометры от Адель Ричардсон.Capstone, 2004. 32-страничное введение, охватывающее почти ту же тему, что и эта статья, но предназначенное для младших читателей (в возрасте 6–8 лет или около того).

Книги для читателей постарше

Изобретение температуры: измерение и научный прогресс, Хасок Чанг. Oxford University Press, 2004. История о том, как люди научились измерять температуру термометрами. Достаточно философская и научная книга, но тем не менее вполне читабельная.
Измерение температуры Л. Михальски.Wiley, 2001. Подробное руководство по точным измерениям температуры для ученых и инженеров.
Принципы и методы измерения температуры, Томас Дональд МакГи. Wiley-IEEE, 1988. Подробный (почти 600 страниц) учебник, описывающий температурные шкалы и всевозможные датчики температуры, включая пирометры, термисторы и термопары.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Термометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/thermometers.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…