Какими бывают термометры. Какой градусник для измерения температуры лучший

– это высокоточное устройство, которое предназначается для измерения текущей температуры. В промышленности, термометром измеряют температуру жидкостей, газов, твердых и сыпучих продуктов, расплавов и.т.д. Термометры особенно часто применяют на производствах, где важно знать температуру сырья для правильного протекания технологических процессов, или в качестве одного из средств контроля готовой продукции. Это предприятия химической, металлургической, строительной, сельскохозяйственной отраслей, а также сфера производства продуктов питания.

В быту, термометры могут быть использованы в различных целях. Например, существуют уличные термометры для деревянных и пластиковых окон, комнатные термометры, термометры для бань и саун. Приобрести термометры можно для воды, чая, и даже для пива и вина. Существуют термометры для аквариума, специальные термометры для почвы, и инкубаторов. В продаже имеются также термометры для морозильных камер, холодильников и погребов и подвалов.

Установить термометр, как правило, технологически не сложно. Однако, не стоит забывать, что только выполненная по всем правилам установка термометра гарантирует надёжность и долговечность его работы. Следует также учитывать, что термометр - прибор инерционный, т.е. время установления его показаний составляет около 10 - 20 минут, в зависимости от требуемой точности. Поэтому не ожидайте, что термометр изменит свои показания в тот же момент, как только он будет вынут из упаковки или установлен.

По конструктивным особенностям выделяют следующие :

1. Жидкостный термометр

- это, тот самый стеклянный термометр, который можно увидеть практически повсеместно. Жидкостные термометры могут быть как бытовыми, так и техническими (например, термометр ттж - термометр технический жидкостный). Жидкостный термометр работает по самой простой схеме - при изменении температуры, объем жидкости внутри термометра изменяется и при увеличении температуры – жидкость расширяется и ползет вверх, а при уменьшении - наоборот. Обычно в жидкостных термометрах применяется либо спирт, либо ртуть.

2.

действует по принципу изменения давления газа, пара или жидкости в замкнутом объеме при изменении температуры. Манометрический термометр состоит из собственно манометра, термобаллона и гибкого капилляра. Манометрические термометры, в зависимости от заполняющего вещества, делятся на газовые (термометры ТПГ, ТДГ), жидкостные (термометры ТПЖ, ТДЖ) и парожидкостные (термометр ТПП). Манометрические термометры способны измерять температуру в диапазоне от -60 до +600°С, поэтому они могут применяться во взрывоопасных помещениях.

В рабочем состоянии, термобаллон манометрического термометра помещается в измеряемую среду. Нагреваясь, внутри замкнутого объема термобаллона увеличивается давление, которое и измеряется манометром. Шкала манометра проградуирована в единицах температуры (градусы Цельсия). Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях.

3. Термометр сопротивления

работает благодаря известному свойству тел изменять электрическое сопротивление при изменении температуры. Причем, в металлических термометрах сопротивление при увеличении температуры возрастает практически линейно. В полупроводниковых термометрах сопротивление наоборот, уменьшается.

Металлические термометры сопротивления изготавливаются из помещенной в электроизоляционный корпус тонкой медной или платиновой проволоки.

4. Принцип действия термоэлектрических термометров

основывается на свойстве двух разнородных проводников создавать термоэлектродвижущую силу при нагревании места их соединения - спая. В этом случае, проводники называют термоэлектродами, а всю конструкцию - термопарой. При этом, величина термоэлектродвижущей силы термопары зависит от материала, из которого сделаны термоэлектроды, и разности температур горячего спая и холодных спаев. Поэтому, при измерении температуры горячего спая температуру холодных спаев или стабилизируют или вводят поправку на ее изменение.

5.

Такие приборы позволяют измерять температуру дистанционно - на расстоянии в несколько сотен метров. При этом, в контролируемом помещении располагается только совсем небольшой термочувствительный датчик, а другом помещении – индикатор.

6.

предназначаются для сигнализации о заданной температуре, и при её достижении - для включения или выключения соответствующего оборудования. Электроконтактные термометры применяются в системах поддержания постоянной температуры от -35 до +300°С в различных лабораторных, промышленных, энергетических и других установках.

Электроконтактные термометры изготавливаются на заказ, по техническим условиям предприятия. Такие термометры конструктивно делятся на 2 вида:

Термометры с переменной, устанавливаемой вручную, температурой контактирования,

Термометры с постоянной или заданной температурой контактирования. Это, так называемые термоконтакторы.

7. Термометры цифровые

- это высокоточные, высокоскоростные современные приборы. Основой цифрового термометра служит аналого-цифровой преобразователь, который работает по принципу модуляции. Параметры цифрового термометра полностью зависят от установленных датчиков.

8. Конденсационные термометры

работают, используя зависимость упругости насыщенных паров низкокипящей жидкости от температуры. Эти приборы обладают более высокой чувствительностью, чем другие, обычные термометры. Однако, поскольку зависимость упругости паров для используемых жидкостей, таких как, этиловый эфир, хлористый метил, хлористый этил, ацетон, являются нелинейными, то, как следствие, шкалы термометров нанесены неравномерно.

9. Газовый термометр

действует по принципу зависимости между температурой и давлением термометрического вещества, лишенного возможности свободного расширения при нагревании в замкнутом пространстве

10.

Его работа строится на различиях теплового расширения веществ, из которых изготавливаются пластины применяемых чувствительных элементов. Биметаллические термометры массово применяются на морских и речных судах, промышленности, атомных электростанциях, для измерения температуры в жидких и газообразных средах.

Биметаллический термометр составлен из двух тонких лент металла, к примеру медной и железной, при нагревании которых, их расширение происходит неодинаково. Плоские поверхности лент плотно скреплены между собой, при этом, биметаллическая система из двух лент, скручена в спираль, а один из концов такой спирали жестко закреплен. При охлаждении или нагревании спирали, ленты, изготовленные из разных металлов, сжимаются или расширяются в разной степени. Как следствие, спираль или скручивается, или раскручивается. Прикрепленный к свободному концу спирали указатель, отображает результаты измерений.

11. Кварцевые термометры

работают, основываясь на температурной зависимости резонансной частоты пьезокварца. Существенным недостатком кварцевых термометров является их инерционность, которая достигает нескольких секунд, и нестабильность при работе с температурой выше 100 o C .

В современном мире приборов для измерения температуры великое множество, у каждого есть свои плюсы и минусы. Эта статья поможет выбрать термометр в зависимости от различных ситуаций.

Рассмотрим несколько видов термометров: инфракрасные, электронные, ртутные, а также термополоски.

Термополоски

Проверить температуру тела можно при помощи термополосок. Это плёнка, которая обладает термочувствительностью. Она клеится на кожу человека, время измерения составляет всего несколько секунд, цена до 100 рублей за 1 шт.

Это приспособление удобно брать с собой в отпуск, или на прогулку, в дальних путешествиях, оно практически не занимает места.

Из недостатков – большая погрешность в измерении, короткий срок службы, плёнка быстро изнашивается. Можно только определить присутствует или нет повышение температуры по цвету плёнки, где самый яркий участок указывает на температуру тела — на большее термополоска не способна. Чтобы более точно измерить температуру необходимо воспользоваться другими видами термометров.

Ртутный термометр

Самый точный термометр. Представлен тубой из стекла, внутри капилляр, содержащий ртуть. Погрешность в измерении минимальна, обычно около 0,1 градуса по Цельсию. Такой термометр присутствует практически в каждом доме, а также используется в медицинских учреждениях.

Прибор содержит в своём составе ртуть и стекло, поэтому требует к себе крайне осторожного обращения. В случае повреждения колбы, своей токсичностью, и при неправильной нейтрализации последствия для организма могут быть самые плачевные.

В большинстве случаев температура измеряется в подмышке или в прямой кишке (ректально) и во рту. Оральный способ применять не желательно. Термометр долговечен, может использоваться десятилетиями, дезинфекция осуществляется в антимикробных растворах. Ждать результата необходимо около 10 минут. Цена приемлема – до 30 рублей за 1 шт.

Электронный термометр

Визуально выглядят так же, как и ртутный, только сделан из пластика или резины. Электронный термометр имеет дисплей, на который выводится результат измерения датчиком, находящимся на кончике прибора.

Время измерения – при оральном применении – 1 минута, в подмышке – не более 3 минут. Чтобы результат был достоверен, необходимо плотное прилегание градусника к телу. Результат на экране дисплея написан крупными цифрами, по окончании измерения звучит звуковой сигнал, имеются термометры с подсветкой – это очень удобно.

Более безопасен в использовании, чем ртутный градусник, так как не содержит ртути и стекла. В памяти термометра может сохраняться до 25 последних результатов температуры тела, можно прослеживать динамику изменения температуры. Чаще всего имеет две шкалы измерения - по Цельсию и по Фаренгейту.

Из недостатков можно выделить то, что требуются батарейки, время замены которых предугадать невозможно. Также не все термометры можно мыть и дезинфицировать. Стоимость достигает до 1000 рублей за 1 шт. Существуют такие вариации термометров, которые можно применять для детей грудного возраста, они представлены в виде сосок, различных цветов.

Инфракрасный термометр

Самая современная модель среди термометров. Прибор считывает инфракрасное излучение тела человека и преобразует в числовое значение. Этот вид термометра похож на электронный термометр, он содержит дисплей, только время измерения составляет максимум 30 секунд. Имеются сменные наконечники – то есть гигиеничен в применении. Есть модели без контакта с кожей – легко применять детям, даже если они спят. Погрешность в измерении до 0,5 градуса. Применяется в определённых точках тела – виски, лоб и уши.

Недостаток - высокая стоимость относительно других видов, необходимость калибровки устройства. Так как термометр измеряет температуру только в определённых участках, может показывать недостоверную информацию при воспалении. Стоимость такого термометра доходит до 3500 рублей за 1 шт.

В заключение нужно отметить, что термометр необходим в каждом доме – это неоспоримый факт! Стоит приобретать термометр согласно запросам:

• сопоставить ценовую категорию;
• место применения;
• время, которое предполагается тратить на эту процедуру;
• возраст человека;
• возможность соблюдения гигиены.

При проверке температуры тела следуйте инструкции по эксплуатации, приложенной к каждой модели термометра, чтобы максимально уменьшить погрешность результата.

Он устроил нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время Герона Александрийского , у которого уже описано подобное приспособление, но не для измерения степеней тепла, а для поднятия воды при помощи нагревания. Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной к нему стеклянной трубкой. Шарик слегка нагревали и конец трубки опускали в сосуд с водой. Через некоторое время воздух в шарике охлаждался, его давление уменьшалось и вода под действием атмосферного давления поднималась в трубке вверх на некоторую высоту. В дальнейшем при потеплении давление воздуха в шарике увеличивалось и уровень воды в трубке понижался при охлаждении же вода в ней поднималась. При помощи термоскопа можно было судить только об изменении степени нагретости тела: числовых значений температуры он не показывал, так как не имел шкалы. Кроме того, уровень воды в трубке зависел не только от температуры, но и от атмосферного давления. В 1657 г. термоскоп Галилея был усовершенствован флорентийскими учеными. Они снабдили прибор шкалой из бусин и откачали воздух из резервуара (шарика) и трубки. Это позволило не только качественно, но и количественно сравнивать температуры тел. Впоследствии термоскоп был изменен: его перевернули шариком вниз, а в трубку вместо воды налили спирт и удалили сосуд. Действие этого прибора основывалось на расширении мер, в качестве «постоянных» точек брали температуры наиболее жаркого летнего и наиболее холодного зимнего дня. Изобретение термометра также приписывают лорду Бэкону , Роберт Фладду , Санкториусу, Скарпи, Корнелию Дреббелю (Cornelius Drebbel ), Порте и Саломону де Каус, писавшим позднее и частью имевшим личные отношения с Галилеем. Все эти термометры были воздушные и состояли из сосуда с трубкой, содержащего воздух, отделённый от атмосферы столбиком воды, они изменяли свои показания и от изменения температуры, и от изменения атмосферного давления.

Ртутный медицинский термометр

Термометры с жидкостью описаны в первый раз в г. «Saggi di naturale esperienze fatte nell’Accademia del Cimento», где о них говорится как о предметах, давно изготовляемых искусными ремесленниками, которых называют «Confia», разогревающими стекло на раздуваемом огне лампы и выделывающими из него удивительные и очень нежные изделия. Сначала эти термометры наполняли водой, и они лопались, когда она замерзала; употреблять для этого винный спирт начали в 1654 году по мысли великого герцога тосканского Фердинанда II . Флорентийские термометры не только изображены в «Saggi», но сохранились в нескольких экземплярах до нашего времени в Галилеевском музее, во Флоренции; их приготовление описывается подробно.

Сначала мастер должен был сделать деления на трубке, соображаясь с её относительными размерами и размерами шарика: деления наносились расплавленной эмалью на разогретую на лампе трубку, каждое десятое обозначалось белой точкою, а другие чёрными. Обыкновенно делали 50 делений таким образом, чтобы при таянии снега спирт не опускался ниже 10, а на солнце не поднимался выше 40. Хорошие мастера делали такие термометры настолько удачно, что все они показывали одно и то же значение температуры при одинаковых условиях, однако такого не удавалось достигнуть, если трубку разделяли на 100 или 300 частей, чтобы получить большую точностью. Наполняли термометры посредством подогревания шарика и опускания конца трубки в спирт, заканчивали наполнение при помощи стеклянной воронки с тонко оттянутым концом, свободно входившим в довольно широкую трубку. После регулирования количества жидкости, отверстие трубки запечатывали сургучом, называемым «герметическим». Из этого ясно, что эти термометры были большими и могли служить для определения температуры воздуха, но были ещё неудобны для других, более разнообразных опытов, и градусы разных термометров были не сравнимы между собою.

Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский физик Цельсий в 1742 г., но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания, и принял обратное обозначение лишь по совету М. Штёрмера. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения. Однако более удобной оказалась «перевернутая» шкала, на которой температуры таяния льда обозначили 0 С, а температуру кипения 100 С. Таким термометром впервые пользовались шведские ученые ботаник К. Линней и астроном М. Штремер. Этот термометр получил широкое распространение.

Об удалении разлившейся ртути из разбитого термометра см. статью Демеркуризация

Механические термометры

Механический термометр

Оконный механический термометр

Термометры этого типа действуют по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла .

Электрические термометры

Медицинский электрический термометр

Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.

Электрические термометры более широкого диапазона основаны на термопарах (контакт между металлами с разной электроотрицательностью создаёт контактную разность потенциалов, зависящую от температуры).

Домашняя метеостанция

Наиболее точными и стабильными во времени являются термометры сопротивления на основе платиновой проволоки или платинового напыления на керамику. Наибольшее распространение получили PT100 (сопротивление при 0 °C - 100Ω) PT1000 (сопротивление при 0 °C - 1000Ω) (IEC751). Зависимость от температуры почти линейна и подчиняется квадратичному закону при положительной температуре и уравнению 4 степени при отрицательных (соответствующие константы весьма малы, и в первом приближении эту зависимость можно считать линейной). Температурный диапазон −200 - +850 °C.

Отсюда, сопротивление при T °C, сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) -

Оптические термометры

Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости , спектра и иных параметров (см. Волоконно-оптическое измерение температуры) при изменении температуры. Например, инфракрасные измерители температуры тела.

Инфракрасные термометры

Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру без непосредственного контакта с человеком. В некоторых странах уже давно имеется тенденция отказа от ртутных градусников в пользу инфракрасных не только в медицинских учреждениях, но и на бытовом уровне.

Инфракрасный термометр обладает рядом неоспоримых преимуществ, а именно:

• безопасность использования (даже при серьёзных механических повреждениях ничто не угрожает здоровью)
• более высокая точность измерения
• минимальное время проведения процедуры (измерение проводится в течение 0,5 секунды)
• возможность группового сбора данных

Технические термометры

Термометры технические жидкостные используется на предприятиях в сельском хозяйстве, нефтехимической, химической, горно-металлургической промышленностях, в машиностроении, жилищно- коммунальном хозяйстве, транспорте, строительстве, медицине, словом во всех жизненных сферах.

Выделяют такие виды технических термометров:

• термометры технические жидкостные ТТЖ-М;
• термометры биметаллические ТБ, ТБТ, ТБИ;
• термометры сельскохозяйственные ТС-7-М1;
• термометры максимальные СП-83 М;
• термометры для спецкамер низкоградусные СП-100;
• термометры специальные вибростойкие СП-В;
• термометры ртутные электроконтактные ТПК;
• термометры лабораторные ТЛС;
• термометры для нефтепродуктов ТН;
• термометры для испытаний нефтепродуктов ТИН1, ТИН2, ТИН3, ТИН4.

Физических тел и жидкостей с самого начала развития цивилизованного общества. История создания термометров начинается несколько столетий тому назад. Давайте же выясним, что представляли собой первые приборы данного назначения? Кем разработана шкала термометра? Когда был изобретен первый градусник?

Первый термометр

Прародителем современного градусника выступает довольно примитивный прибор, известный как термобароскоп. История создания термометров данной категории возвращает нас в далекий 1597 год. Именно в это время свои опыты, направленные на разработку устройства для жидкости, проводил знаменитый ученый Галилео Галилей.

Первый термометр являлся не более чем конструкцией, представленной тонкой стеклянной трубкой с небольшим шариком, запаянным в средину. В ходе измерений нижнюю часть термобароскопа подвергали нагреву. Затем трубку помещали в воду. Через несколько минут воздух в конструкции охлаждался, что приводило к понижению давления и перемещению шарика.

К сожалению, ученому так и не удалось доработать прибор. Он так и не нашел своего практического применения. Здесь отсутствовала шкала термометра. Поэтому с помощью устройства было невозможно определить точные числовые показатели температуры окружающего пространства либо жидкостей. Единственное, к чему оказался пригоден такой термометр - определение нагрева определенного вещества.

Доработка термобароскопа Галилея

История создания термометров не закончилась на тщетных попытках Галилея придумать практичный прибор. В 1657 году, спустя 60 лет после первых проб и ошибок изобретателя, его работу продолжила группа ученых из Флоренции. Им удалось устранить главные недостатки термобароскопа, в частности, внедрить в прибор шкалу градаций. Более того, флорентийские ученые создали вакуум в запаянной стеклянной трубке, что исключило зависимость получаемых результатов измерений от атмосферного давления.

Позже и этот прибор был доработан. Воду в нем заменили винным спиртом. Таким образом, термобароскоп начал функционировать по принципу расширения жидкости при изменении температурных показателей окружающей среды.

Термометр Санторио

В 1626 году итальянский ученый по фамилии Санторио из города Падуи, занимавший должность профессора местного университета, создал собственную версию термометра. С его помощью стало возможным измерение температуры тела человека. Однако устройство не нашло практического применения, поскольку было чрезвычайно громоздким. Прибор имел настолько внушительные размеры, что для проведения измерений его приходилось выносить во двор.

Что же представлял собой термометр Санторио? Прибор был выполнен в форме шара, соединенного с извилистой, продолговатой трубкой. На поверхности последней содержались деления шкалы. Свободное окончание трубки было заполнено жидким веществом с содержанием красителя. При помещении трубки в нагретое вещество, окрашенная внутренняя среда достигала того или иного значения на шкале.

Изобретение единой шкалы измерений

История создания термометров включает в себя не только попытки разработать эффективную конструкцию градусника, но и работу над созданием объективной измерительной шкалы. Один из самых удачных опытов в данной сфере удался немецкому физику Габриэлю Фаренгейту. Именно он в 1723 году решил заменить спирт в колбе термометров того времени ртутью.

Шкала ученого основывалась на наличии трех точек отсчета:

• первая соответствовала нулевому показателю температуры воды;
• вторая точка на шкале отвечала 32 градусам;
• третья - равнялась температуре кипения воды.

Окончательно усовершенствовал шкалу градусника шведский физик, метеоролог и астроном В 1742 году во время проведения опытов он решил разделить шкалу градусника на 100 равноценных интервалов. Верхний показатель соответствовал температуре таяния льда, а нижний - температуре кипения воды. Используется шкала Цельсия в градусниках по сей день. Однако сегодня ее устанавливают в измерительных приборах в перевернутом виде. Таким образом, верхний показатель в 100 о теперь соответствует температуре кипения воды, а нижний берется за 0 о.

В средине 19 века свою версию измерительной шкалы предложил английский физик Уильям Томсон, который более известен широкой аудитории, как лорд Кельвин. Стартовой точкой для измерений он выбрал температуру, что равнялась -273 о С. Именно этот показатель исключает любые движения в молекулах физических объектов. Впрочем, приборы на основе такой шкалы нашли свое применение лишь в научной среде.

Виды и устройства термометров современного образца

Простейшим является обычный стеклянный градусник, который сегодня имеется в каждом доме. Однако такие приспособления постепенно отходят в прошлое. Поскольку заполнение колбы прибора токсичной ртутью является не слишком безопасным решением для бытового применения.

В настоящее время в качестве альтернативы постепенно начинаются использоваться цифровые приспособления. Последние производят измерение температуры окружающей среды за счет работы встроенного электронного датчика.

Что касается последних изобретений, ими являются и одноразовые термополоски. Однако такие приспособления пока не нашли широкого применения.

В заключение

Вот мы и выяснили, кто придумал термометр, какие виды приборов данной категории доступны пользователям сегодня. Напоследок хотелось бы отметить, что устройства данного назначения имеют особое значение для современного человека. Градусник не только дает возможность быстро определить температуру тела, но также позволяет узнать, насколько тепло или холодно на улице. Термометр, установленный в духовке, способствует соблюдению оптимальной температуры готовки блюд, а аналогичный прибор в холодильнике - контролю над качеством хранения продуктов.