4.2. Устройство и принцип действия термометров для измерения температуры

Газовый термометрПравить

Газовый термометр — прибор для измерения температуры, основанный на законе Шарля.

В 1787 году Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к почти одинаковому повышению давления, если при этом объём остается постоянным. При изменении температуры по шкале Кельвина давление идеального газа в постоянном объёме прямо пропорционально температуре. Отсюда следует, что давление газа (при V = const) можно принять в качестве количественной меры температуры. Соединив сосуд, в котором находится газ, с манометром и проградуировав прибор, можно измерять температуру по показаниям манометра.

В широких пределах изменений концентраций газов и температур и малых давлениях температурный коэффициент давления разных газов примерно одинаков, поэтому способ измерения температуры с помощью газового термометра оказывается малозависящим от свойств конкретного вещества, используемого в термометре в качестве рабочего тела. Наиболее точные результаты получаются, если в качестве рабочего тела использовать водород или гелий.

Переходы из разных шкалПравить

Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому все практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Абсолютная температура. Шкала температур Кельвина

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К).

Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.

Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273,15 °C и −459,67 °F.

Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля.

Используемые в быту температурные шкалы — как Цельсия, так и Фаренгейта (используемая, в основном, в США), — не являются абсолютными и поэтому неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды, из-за чего температуру приходится выражать отрицательным числом. Для таких случаев были введены абсолютные шкалы температур.

Одна из них называется шкалой Ранкина, а другая — абсолютной термодинамической шкалой (шкалой Кельвина); температуры по ним измеряются, соответственно, в градусах Ранкина (°Ra) и кельвинах (К). Обе шкалы начинаются при температуре абсолютного нуля. Различаются они тем, что цена одного деления по шкале Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия, а цена деления шкалы Ранкина эквивалентна цене деления термометров со шкалой Фаренгейта. Температуре замерзания воды при стандартном атмосферном давлении соответствуют 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а 100 градусов Цельсия — 212 градусов Фаренгейта.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), t °F = 9/5 t °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724 году.

Предложена в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°Ré), 1 °Ré равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °Ré) и кипения воды (80 °Ré)

1 °Ré = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

Измерение температурыПравить

Типичный термометр со шкалой по Цельсию, показывающий −17 градусов

Для измерения термодинамической температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. Классическим примером термодинамического термометра может служить газовый термометр, в котором температуру определяют методом измерения давления газа в баллоне постоянного объёма. Известны также термометры абсолютные радиационные, шумовые, акустические.

Термодинамические термометры — это очень сложные установки, которые невозможно использовать для практических целей. Поэтому большинство измерений производится с помощью практических термометров, которые являются вторичными, так как не могут непосредственно связывать какое-то свойство вещества с температурой. Для получения функции интерполяции они должны быть отградуированы в реперных точках международной температурной шкалы.

Для измерения температуры какого-либо тела обычно измеряют какой-либо физический параметр, связанный с температурой, например, геометрические размеры (см. Дилатометр) для газов — объём или давление, скорость звука, электрическую проводимость, электромагнитные спектры поглощения или излучения (например, пирометры и измерение температуры фотосфер и атмосфер звёзд — в последнем случае по доплеровскому уширению спектральных линий поглощения или излучения).

Средства измерения температуры часто проградуированы по относительным шкалам — Цельсия или Фаренгейта.

На практике для измерения температуры также используют

• Різак, 2006, с. 166─172.
• Різак, 2006, с. 181.
• Сивухин, 2005, с. 20;21.
• . БСЭ (3-е изд.), 1974, т. 15. Дата обращения: 26 февраля 2015. Архивировано 27 февраля 2015 года.
• Физика. Большой энциклопедический словарь, 1998, с. 368.
• Трайбус М., Термостатика и термодинамика, 1970, с. 443—445.
• Евдокимов И. Н. Методы и средства исследований. Часть 1. Температура, с. 31. Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина. Дата обращения: 26 февраля 2015. Архивировано 5 марта 2016 года.
• Иванова Г.М. и др., Теплотехнические измерения и приборы, 1984, с. 18.

ИсторияПравить

Температура не может быть измерена непосредственно. В связи с этим термометрия в своём развитии прошла долгий и сложный путь для достижения единства температурных измерений. С давних времён известен метод качественной оценки температуры с помощью осязательных ощущений. Отсюда возникли понятия: горячий, тёплый, холодный. На основе чувственного восприятия природных явлений появились понятия: зимний холод, летняя жара, вечерняя прохлада, красное и белое каление, жар (в отношении повышенной температуры тела при заболевании).

В средних веках неоднократно был описан опыт, в котором предлагалось подержать одну руку в горячей воде, а другую ─ в холодной, после чего погрузить обе руки в смешанную воду. В результате первая рука ощущала смешанную воду как холодную, а вторая ─ как тёплую. Несмотря на высокую чувствительность организма к изменению температуры тела (до  ) количественное измерение температуры с помощью наших ощущений невозможно, даже в очень узком диапазоне.

Потребность в измерении температуры в познавательных и прикладных целях возникла в середине XVI столетия. Для таких измерений необходимо было воспользоваться функциональной зависимостью от температуры какого-нибудь, известного из наблюдений, параметра. Способность воздуха расширяться при нагревании была известна ещё в l веке Герону Александрийскому. Этим он объяснял почему огонь поднимается вверх. В 1597 г. Галилей предложил для температурных исследований термоскоп, который состоял из заполненного воздухом стеклянного баллончика, соединённого тонкой трубкой с сосудом, заполненным окрашенной жидкостью. Изменение температуры баллончика вызывало изменение уровня окрашенной жидкости. Существенным недостатком таких термометров была зависимость их показаний от атмосферного давления. Конструкцию термометра, подобного современным жидкостным стеклянным термометрам, связывают с именем ученика Галилея герцога тосканского Фердинанта ll. Термометр представлял собой заполненный спиртом запаянный стеклянный сосуд с вертикально расположенным указательным капилляром. Деления градусов были нанесены эмалевыми капельками непосредственно на трубку капилляра.

Метрологическая основа термометрии была заложена падуанским врачом Санторио. Используя термоскоп Галилея он ввёл две абсолютные точки, которые отвечали температуре при снегопаде и температуре в самый жаркий день, и регламентировал систему проверки, по которой все флорентийские термометры градуировались по образцовому санкорианско-галилеевскому прибору. В начале XVIII столетия был выдвинут ряд предложений, касающихся привязки термометрической шкалы к нескольким легко и надёжно воспроизводимым точкам, которые в дальнейшем получили название «реперных».

Значительная роль в становлении температурных измерений принадлежит Фаренгейту. Он впервые применил ртуть в качестве термометрического тела и создал воспроизводимую температурную шкалу. В шкале Фаренгейта за нуль принята температура смеси снега с нашатырём, а вторая точка соответствовала температуре тела здорового человека. Температура таяния льда в окончательном варианте шкалы составляет 32 градуса, температура тела человека ─ 96 градусов, а температура кипения воды, которая вначале была производной величиной, равна 212-ти градусам. Фаренгейту, который также был успешным предпринимателем, удалось впервые наладить серийное производство унифицированных термометров. Шкала Фаренгейта до сих пор используется в США для технических и бытовых измерений температуры.

В 1742 г. шведский математик и геодезист Цельсий предложил разбить в ртутном термометре диапазон между точками таяния льда и кипения воды на 100 равных частей. В первом варианте шкалы за 0 градусов была принята точка кипения воды, а за 100 градусов ─ точка плавления льда. В 1750 г. эта шкала была «обращена» одним из учеников Цельсия Стреммером. До начала XX века была также распространена шкала Реомюра, предложенная в 1730 г. французским зоологом и физиком Реомюром. Реомюр использовал в качестве термометрического тела 80 % раствор этилового спирта. Один градус шкалы Реомюра, как и у флорентийского термометра соответствовал изменению объёма жидкости на одну тысячную часть. За начало отсчёта была принята точка таяния льда, а температура кипения воды равнялась 80 градусам.

Механические термометрыПравить

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. По принципу действия отдалённо напоминают анероид.

Молекулярно-кинетическое определениеПравить

В молекулярно-кинетической теории температура определяется как величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

Характеристика фазовых переходовПравить

Для описания точек фазовых переходов различных веществ используют следующие значения температуры:

Отрицательные абсолютные температурыПравить

Технические термометры используются 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;
• термометры биметаллические ТБ, ТБТ, ТБИ;
• термометры сельскохозяйственные ТС-7А-М;
• термометры ртутные электроконтактные ТПК;
• термометры лабораторные ТЛ;
• термометры для нефтепродуктов ТН;
• термометры для испытаний нефтепродуктов ТИН.

История изобретенияПравить

Изобретателем термометра принято считать Галилея: в его собственных сочинениях нет описания этого прибора, но его ученики, Нелли и Вивиани, засвидетельствовали, что уже в 1597 году он сделал нечто вроде термобароскопа (термоскоп). Галилей изучал в это время работы 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 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 бренди и удалили сосуд. Действие этого прибора основывалось на расширении тел, в качестве «постоянных» точек брали температуры наиболее жаркого летнего и наиболее холодного зимнего дня.

Изобретение термометра также приписывают лорду Бэкону, Роберту Фладду, Санториусу, Скарпи, Корнелиусу Дреббелю, Порте и Саломону де Коссу, 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.

Термометры с жидкостью описаны в первый раз в 1667 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, но 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 точность. 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.

В 1703 г. Амонтон (англ. ) в Париже усовершенствовал воздушный термометр, измеряя не расширение, а увеличение упругости воздуха, приведённого к одному и тому же объёму при разных температурах подливанием ртути в открытое колено; барометрическое давление и его изменения при этом принимались во внимание. Нулём такой шкалы должна была служить «та значительная степень холода», при которой воздух теряет всю свою упругость (то есть современный абсолютный нуль), а второй постоянной точкой — температура кипения воды. Влияние атмосферного давления на температуру кипения ещё не было известно Амонтону, а воздух в его термометре не был освобождён от водяных газов; поэтому из его данных абсолютный нуль получается при −239,5° по шкале Цельсия. Другой воздушный термометр Амонтона, выполненный очень несовершенно, был независим от изменений атмосферного давления: он представлял сифонный барометр, открытое колено которого было продолжено кверху, снизу наполнено крепким раствором поташа, сверху нефтью и оканчивалось запаянным резервуаром с воздухом.

Современную форму термометру придал Фаренгейт и описал свой способ приготовления в 1723 г. Первоначально он тоже наполнял свои трубки спиртом и лишь под конец перешёл к ртути. Нуль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или под мышкой была эквивалентна 96°. Впоследствии он нашёл, что вода кипит при 212° и эта температура была всегда одна и та же при том же состоянии барометра. Сохранившиеся экземпляры термометров Фаренгейта отличаются тщательностью исполнения.

Окончательно установил обе постоянные точки, тающего льда и кипящей воды, шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 г. Но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. В своей работе Цельсий «Observations of two persistent degrees on a thermometer» рассказал о своих экспериментах, показывающих, что температура плавления льда (100°) не зависит от давления. Он также определил с удивительной точностью, как температура кипения воды варьировалась в зависимости от атмосферного давления. Он предположил, что отметку 0 (точку кипения воды) можно откалибровать, зная, на каком уровне относительно моря находится термометр.

Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды). В таком виде шкала оказалась очень удобной, получила широкое распространение и используется до нашего времени.

По одним сведениям, Цельсий сам перевернул свою шкалу по совету Штремера. По другим сведениям, шкалу перевернул Карл Линней в 1745 году. А по третьим — шкалу перевернул преемник Цельсия М.Штремер и в XVIII веке такой термометр был широко распространён под именем «шведский термометр», а в самой Швеции — под именем Штремера, но известнейший шведский химик Иоганн Якоб в своем труде «Руководства по химии» по ошибке назвал шкалу М. Штремера цельсиевой шкалой и с тех пор стоградусная шкала стала носить имя Андерса Цельсия.

Работы Реомюра в 1736 г. хотя и повели к установлению 80° шкалы, но были скорее шагом назад против того, что сделал уже Фаренгейт: термометр Реомюра был громадный, неудобный в употреблении, а его способ разделения на градусы был неточным и неудобным.

После Фаренгейта и Реомюра дело изготовления термометров попало в руки ремесленников, так как термометры стали предметом торговли.

В 1848 г. английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, нуль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в «шкале Кельвина» послужило значение абсолютного нуля: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул. Следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел.

Интересные фактыПравить

Этот раздел представляет собой неупорядоченный список разнообразных фактов о предмете статьи.

Пожалуйста, приведите информацию в энциклопедический вид и разнесите по соответствующим разделам статьи. Списки предпочтительно основывать на вторичных обобщающих авторитетных источниках, содержащих критерий включения элементов в список. (21 апреля 2021)

• Самая высокая теоретически возможная температура — планковская температура. Более высокая температура по современным физическим представлениям не может существовать, так как придание дополнительной энергии системе, нагретой до такой температуры, не увеличивает скорости частиц, а только порождает в столкновениях новые частицы, при этом число частиц в системе растёт, а также растёт и масса системы. Можно считать, что это температура «кипения» физического вакуума. Она примерно равна 1,41679(11)⋅1032 K (примерно 142 нониллиона K).
• Поверхность Солнца имеет температуры около 6000 K, а солнечное ядро — около .

Температура как локальный параметр. Температурное полеПравить

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 декабря 2021 года; проверки требуют 2 правки.

Термоме́трия — раздел прикладной физики и метрологии, посвящённый разработке методов и средств измерения температуры. В задачу термометрии входят: установление температурных шкал, создание эталонов, разработка методик градуировки и калибровки приборов для измерения температуры.

СсылкиПравить

Температура не может быть измерена непосредственно. Об изменении температуры судят по изменению других физических свойств тел (объёма, давления, электрического сопротивления, ЭДС, интенсивности излучения и др.), однозначно с ней связанных (так называемых термометрических свойств). Количественно же температура определяется указанием способа её измерения с помощью того или иного термометра. Такое определение ещё не фиксирует ни начало отсчёта, ни единицу измерения температуры, поэтому любой метод измерения температуры связан с выбором температурной шкалы. Эмпирическая температура — это температура, измеренная в выбранной температурной шкале.

Даваемые феноменологической термодинамикой определения термодинамической температуры не зависят от выбора термометрического свойства, использованного для её измерения; единицу измерения температуры задают с помощью одной из термодинамических температурных шкал.

Температурная шкала Цельсия не является абсолютной.

Психология восприятияПравить

Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.

Ртутный медицинский термометр

Такой заменой стал галинстан (сплав металлов: галлия, индия, олова и цинка). Галлий применяют для измерения высоких температур. Также ртутные термометры все чаще с большим успехом заменяются платиновыми или медными термометрами сопротивления. Также все шире применяются и другие типы термометров.

Об удалении разлившейся ртути из разбитого термометра см. статью Демеркуризация

Приборы для измерения температуры

Температура
– это
физическая величина, характеризующая
тепловое состояние тела.

Согласно
кинетической теории температурой
называют
физическую
величину, количественно характеризующую
меру средней кинетической энергии
теплового движения молекул какого –
либо тела или вещества.

В
начале 18 века Г. Фаренгейтом была введена
первая температурная шкала, названная
его именем.

В
1742 году А. Цельсием была предложена
привычная нам десятичная – 32температурная
шкала. В качестве опорных точек для неё
используются температура плавления
льда (00
С) и температура кипения воды (100 0С).

В
начале 19 века английский лорд Кельвин
предложил универсальную абсолютную
термодинамическую шкалу, которая стала
стандартной в современной термометрии.
Он также обосновал понятие абсолютного
нуля температуры.

Температуру
в термодинамической шкале обозначают
в 0К,
а в практической шкале – в 0С.

Формулы
перевода температуры из одной шкалы в
другую:

Классификация
приборов для измерения температуры

В
зависимости от методики измерений все
типы термометров делятся на 2 класса:
контактные и бесконтактные.

Контактные
–
их отличительной особенностью является
необходимость теплового контакта между
датчиком термометра и средой, температура
которой измеряется.

Контактные
приборы по принципу измерения делятся
на:

Бесконтактные
–
это такие термометры, для измерения
которыми нет необходимости
в
тепловом контакте среды и прибора, а
достаточно измерений собственного
теплового или оптического излучения.

Бесконтактные
делятся на:

В
них используются свойства твердых и
жидких тел изменять свою длину или объем
под влиянием температуры окружающей
среды.

Термометры
расширения бывают двух типов:

2.
твердых тел (биметаллические).

Они
получили большое распространение,
благодаря простоте отсчета температуры,
широкому температурному интервалу (от
-1900С
до +10000С)
и достаточной точности измерения.

Измерение
температуры основано на изменении
объема термометрической жидкости.
Термометрической жидкостью служит:
ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и
др., но лучшей жидкостью является ртуть,
которая не смачивает стекло, а потому
дает наиболее точные показания (от -300С
до +7000С).
Технические термометры градуируют в
0С.
Погрешность показаний не превышает 1
деление шкалы. В
зависимости от конструкции
термометры бывают двух типов: палочные
и со вложенной шкалой. В
зависимости от назначения
термометры бывают лабораторные,
образцовые и технические. Разновидностью
ртутных являются контактные
термометры,
их используют для сигнализации
температуры.

2.
Недостаточная четкость и наглядность
шкалы.

3.
Невозможность регистрации показаний
на бумаге и передачи их на расстояние.

Принцип
действия основан на зависимости давления
в замкнутой термосистеме от измеряемой
температуры.

1
– манометрическая часть;

Рис.
Манометрические
термометры

Прибор
состоит из термобаллона, капилляра и
манометрической части. Эта термосистема
(1, 2, 3) заполняется газом, жидкостью или
смесью жидкости с ее насыщенным паром.
Термобаллон помещают в зону измерения
температуры. При нагревании термобаллона
давление рабочего вещества внутри
замкнутой системы увеличивается.
Увеличение давления воспринимается
манометрической пружиной, которая
воздействует через передаточный механизм
на стрелку или перо прибора. Шкала
градуируется в 0С.
В качестве манометрической части могут
быть: ОБМ, МТ, ЭКМ, МСС. Длина и диаметр
термобаллона могут быть различны.
Термобаллон обычно изготавливают из
стали или латуни, капилляр – из медной
или стальной трубки с внутренним
диаметром от 0,15 до 0,5 мм. Длина капилляра
может быть до 60 метров. Для защиты от
механических повреждений капилляр
помещают в защитную оболочку из
оцинкованного стального провода. Эти
приборы измеряют температуру в интервале
от – 1200С
до + 6000С.

• Газовые
  –
  (заполняются азотом, аргоном или гелием).
• Жидкостные
  – (заполнитель – полиметилсилоксановая
  жидкость, спирт, ртуть)
• Конденсационные
  – термобаллон частично заполняются
  низкокипящей жидкостью (ацетон, фреон);
  остальное его пространство – пары этой
  жидкости.

Манометрические
термометры бывают:
показывающими, самопишущими, контактными.
Основная их погрешность ±1,5%. Манометрические
термометры широко применяются в
химических производствах. Они просты
по устройству, надежны в работе и при
отсутствии электропривода диаграммной
бумаги взрывопожаробезопасны. Основной
их недостаток
– интерционность.

ТПГ
– термометр показывающий газовый.

ТПЖ
– термометр показывающий жидкостный.

ТГС-711-ТГС-712
– термометр газовый самопишущий

ТКП-
160 – термометр конденсационный
показывающий

Принцип
действия термометров сопротивления
основан на свойстве проводниковых и
полупроводниковых материалов изменять
электрическое сопротивление при
изменении температуры окружающей среды.
Однако, измерить температуру одним лишь
термометром сопротивления нельзя. Они
работают в комплекте со вторичным
прибором – мостом или логометром.
Термометр сопротивления погружают в
контролируемую среду и соединяют
электрическими проводами со вторичным
прибором, шкала которого отградуирована
в 0С.

Преимущества
термометров сопротивления перед
манометрическими термометрами:

• более
  высокая точность измерения;
• возможность
  передачи показаний на большие расстояния;
• возможность
  централизации контроля температуры
  (до 12 Rt
  может быть подключено к одному мосту);

Термометр
сопротивления состоит из чувствительного
элемента и наружной (защитной) арматуры.
В качестве материала для чувствительного
элемента используют медь и платину. Эти
материалы выбраны потому, что на их
сопротивление заметно влияет изменение
температуры окружающей среды (большой
температурный коэффициент сопротивления),
причем это зависимость близка к линейной:

Rt
= Rо
(1+
αt0)
,

где
α
– температурный коэффициент сопротивления.

Кроме
того, медь и платина химически стойки
в пределах измеряемых температур.

Чувствительный
элемент термометра сопротивления
представляет собой тонкую платиновую
или медную проволоку, намотанную на
каркас из диэлектрика. Концы проволоки
припаивают к выводам, которые присоединяют
к зажимам головки термометра. Такой
чувствительный элемент помещают в
стальную защитную арматуру, снабженную
устройством для установки на объекте
измерения.

Термометры
сопротивления бывают двух типов:
платиновые
(ТСП) и медные (ТСМ).

ТСП
– предназначены для измерения температуры
от – 2000С
до + 6500С;
имеют следующие градуировки:

Новые
градуировки ТСП: 10П,
50П, 100П.

10,
50, 100 – сопротивление при 00С;

ТСМ
– предназначены для измерения температуры
от -500
до +1800С.
Имеют следующие градуировки:

Выпускаются
термометры сопротивления различной
длины; длина монтажной части может быть
до 3200 мм. В качестве вторичных приборов
в комплекте с термометрами сопротивления
применяют автоматические электронные
мосты.

Подключение
датчиков термосопротивления производиться
по двух, трех или четырех проводной
схеме. Двухпроводная схема подключения
используется крайне редко, так как в
этом случае сопротивление соединительных
проводов вносит существенную погрешность
в измерение. Наиболее часто используется
трехпроводная схема подключения –
именно по этой схеме датчики
термосопротивления подключаются к
контроллерам Siemens серии S300 как впрочем
и к контроллерам других серий и других
производителей. Четырехпроводная схема
в основном используется при подключении
датчиков

термосопротивления
к приборам технического и коммерческого
учета потребления энергоресурсов, где
важно максимально точное измерение
температуры. Именно при четырехпроводной
схеме осуществляется полная компенсация
сопротивления соединительных проводов
и наибольшая точность показаний. Датчики
термосопротивления чаще всего имеют
четыре клеммы для подключения
соединительных проводов, широко
распространены и датчики с тремя
клеммами. Датчики с двумя клеммами
встречаются редко и, как правило, они
имеют соединительные провода фиксированной
длины заводского изготовления, с помощью
которых датчик присоединяется к
вторичному прибору.

В
качестве вторич­ных приборов в
ком­плекте с термомет­рами
сопротивления применяются обычно
автоматические электронные равно­весные
мосты. Равновесные мосты служат для
измерения сопротивления термометра
сопротивления.

ab;
bc;
cd;
ad
– плечи моста;

ас
– диагональ питания;

bd
– измерительная диагональ;

R1,
R2
– постоянные сопротивления из манганина;

Rр
– переменное калиброванное сопротивление
из манганина (рео­хорд);

Rл
– сопротивление линий (соединительных
проводов);

НП
– нуль – прибор

Термометр
сопротивления, величина сопротивления
которого должна быть измерена, включается
в одно из плеч моста посредством
соедини­тельных проводов, имеющих
сопротивление Rл.
Другие плечи моста состоят из постоянных
манганиновых сопротивлений R1
и R2
и переменного калиброванного сопротивления
реохорда Rp,
выполненного из манганина.

К
одной диагонали моста подведен постоянный
или переменный ток, в другую диагональ
моста включен нуль – прибор.

В
основу работы моста положен
принцип равновесия.
Он гласит: «Мост
находится в равновесии, если произведения
сопротивлений противолежащих плеч
равны».
При равновесии моста удовлетворяется
равенство:

R1(Rt
+ 2Rл)
= R2
∙ Rp,

В
этом случае разность потенциалов Ubd
=
0, ток не будет протекать че­рез НП, и
стрелка установится на нулевой отметке.

При
изменении измеряемой температуры
величина Rt
изменится, и мост разбалансируется.

Чтобы
восстановить равновесие, необходимо
при постоянных сопро­тивлениях R1,
R2,
Rл
изменить величину сопротивления реохорда
Rр,
пе­реместив его движок.

Таким
образом, если откалибровать сопротивление
Rр,
то по положе­нию его движка при
равновесии моста можно однозначно
судить о вели­чине сопротивления Rt
и, следовательно, об измеряемой
температуре.