Можно ли измерить температуру капли горячей воды обычным ртутным термометром?

Типы по материалам

Несмотря на то что с момента появления первых термометров прошло свыше 400 лет, тем не менее эти приборы и по сей день продолжают совершенствоваться. Промышленность постоянно предлагает все новые устройства, основанные на принципах действия, не используемых ранее.

Жидкостные

Такие термометры имеют самую давнюю историю. Принцип их действия базируется на особенностях расширения жидкости при любых измерениях температурных параметров. В процессе нагревания жидкость, в соответствии с законами физики, расширяется, а при охлаждении, наоборот, сжимается.

Устройство представляет собой колбу из стекла, наполненную действующим веществом, ее прикладывают к расположенной внутри шкале в форме линейки. Температура определяемой среды вычисляется по приведенной шкале — высота столбика жидкости отражает соответствующий параметр.

Наиболее распространены ртутный, спиртовой и керосиновый.

Подобные приборы относятся к высокоточным, погрешность их замеров не превышает 0,1 гр.

В зависимости от наполнения этот градусник может высчитывать температуру в границах от 0 до +700 гр., однако при падении он может расколоться.

Газовые

Эти термометры функционируют по тому же механизму, что и жидкостные, но они наполнены инертным газом. За счет этого можно существенно увеличить рабочий диапазон измеряемых параметров. Как правило, наибольшее значение на таких устройствах находится в границах от +270 до +1000 гр. Чаще всего газовые термометры используются для определения степени нагрева горючих веществ.

Механические

Подобные градусники работают от деформации спирали из металла. Их оборудуют стрелкой, потому визуально напоминают обычные стрелочные часы. Чаще всего устанавливаются на панельных приборах автомашин и спецтехники. Основное их преимущество — прочность. Им нестрашны удары и встряски, чего не скажешь о стеклянных моделях.

Электрические

Подобные приборы функционируют, основываясь на мониторинге изменения параметров сопротивления проводника в разных средах. Сопротивляемость в момент передачи тока будет тем выше, чем горячее будет металл.

Границы чувствительности таких приборов разнятся. Все зависят от вида металла-проводника. Так, для меди они соответствуют -50-+180 гр. изделия на платине вычисляют значения в диапазоне от -200 до +850 гр. — именно их обычно используют в научных лабораториях.

Термоэлектрические

Такой градусник имеет пару проводников, способных измерять температурные показатели по физико-механическому принципу. Они имеют довольно широкий функциональный диапазон: от -100 гр. до +2000, при этом погрешность замеров никогда не превышает 0,1 гр. В основном нашел свое применение в промышленности, когда нужно определить температуры выше 1000 гр.

Инфракрасные

Наиболее известное название агрегата – пирометр, и он стал одним из новых изобретений. Максимальная граница может быть в температурном промежутке от +100 до +3000 гр. Такие градусники позволяют производить замеры без взаимодействия с измеряемой средой — устройство самостоятельно посылает ИК-лучи на нужную поверхность, и вскоре на мониторе отображается температура. Однако точность таких измерений никак нельзя назвать высокой — полученные показатели отличаются от реальных на 2–3 гр. Такие приборы актуальны при выполнении работ с металлом в корпусе мотора, горне и других труднодоступных местах.

Волоконно-оптические

Как и следует из названия, эти термометры выполняются из оптоволокна. Это особо чувствительные датчики, измеряющие температуру в границах до +400 гр. Принцип действия базируется на использовании натянутого оптического волокна, которое под действием изменяющейся температуры может либо сжиматься, либо растягиваться. Проводимый через него поток света преломляется, это фиксируется датчиком, который и сопоставляет степень преломления с параметрами нагрева внешней среды.

Определение температуры воздуха

Приборы для
определения температуры воздуха и
поверхностей ограждений. Для измерения
температуры воздуха как в помещениях,
так и вне их применяют ртутные, спиртовые
и электрические термометры.

Ртутные
термометры
имеют широкое распространение. Они
отличаются большой точностью и позволяют
измерять температуру в широких пределах
– от –35 до 375С.
Спиртовые термометры менее точны, но
дают возможность измерять низкие
температуры до –70С,
что нельзя определить ртутными
термометрами (ртуть замерзает при
–37,4С).

Термометры
градуируются в градусах Цельсия. Градус
Цельсия (С)
равен одной сотой деления температурной
шкалы между точками кипения (100С)
и замерзания воды (0С).
По значению градус Цельсия равняется
градусу Кельвина (К) – современной
единице измерения температуры. По
системе СИ 0С
равен 273,15 К и 100С
– 373,15 К.

Максимальный
термометр (рис.
1) имеет в капиллярной трубке иглу-указатель.

Ртуть,
расширяясь при повышении температуры,
продвигает указатель по капилляру.
Когда же температура понижается и ртуть
сжимается, уходя обратно по капилляру,
указатель остается на месте, фиксируя
максимальную температуру. При измерении
температуры максимальный термометр
должен находиться в горизонтальном
положении.

Ртутные максимальные
термометры в месте перехода резервуара
в капилляр иногда имеют сужение.
Расширяющаяся при повышении температуры
ртуть легко преодолевает сопротивление
в сужении и останавливается на определенном
уровне, соответствующем наблюдаемой
температуре.

ри
понижении температуры столбик ртути
остается в капилляре, так как не может
преодолеть сопротивления в суженном
месте, и, таким образом, показывает
максимальную температуру.

Для
возвращения ртути в резервуар термометр
перед употреблением сильно встряхивают.

Минимальный
термометр
бывает только спиртовым. В просвете
капилляра термометра имеется указатель
– стеклянный штифтик, который перед
началом измерения температуры подводят
к верхнему уровню спирта. Спирт, расширяясь
при повышении температуры, свободно
проходит мимо указателя, который остается
на месте. При понижении же температуры
спирт сжимается и увлекает за собой в
силу поверхностного натяжения указатель.
Поэтому верхний конец указателя всегда
фиксирует минимальную температуру,
наблюдавшуюся в период ее измерения.

Электротермометры.
Электрические
термометры (рис. 2) ос­нованы на
полупровод­ни­ках. В этих приборах
используют микротер­мисторы, которые
изменяют свое электриче­ское
сопротивление при незначительных
колебаниях температуры. Электротермометры
используются для измерения температуры
воздуха в помещениях, ограждаю­щих
конструкций (стен, потолков, полов),
подстилки и т.п.

Термограф
М-16 (рис. 3)
применяют для непрерывной (по часам и
дням) регистрации измерений температуры
воздуха. Выпускают его двух типов:
суточные с продолжительностью одного
оборота барабана часового механизма
26 ч; недельные с продолжительностью
одного оборота барабана часового
механизма 176 ч.

ермограф
состоит из датчика температуры,
биметаллической пластинки, передаточного
механизма, стрелки с пером, барабана с
часовым механизмом и корпуса. Принцип
работы его основан на свойстве
биметаллической пластинки изменять
кривизну в зависимости от температуры
воздуха. Изменения изгиба биметаллической
пластинки передаются стрелке с пером,
которое, поднимаясь и опускаясь, чертит
на вращающемся барабане, покрытом
специальной диаграммной лентой,
температурную кривую (термограмму).

Правила
измерения температуры воздуха.

• Температуру
  воздуха в помещениях измеряют в разное
  время суток в 2-3 точках по вертикали
  (на уровне лежания, стояния животных
  и на высоте роста обслуживающего
  персонала). Измерения по горизонтали
  берут следующие: середина помещения и
  два угла по диагонали на расстоянии 3
  м от продольных стен и 0,8-1м от торцовых.
• Термометр
  или термограф необходимо располагать
  так, чтобы на него не действовали прямые
  солнечные лучи, тепло от нагревательных
  установок и приборов, охлаждения от
  окон и вентиляционных каналов.
• Продолжительность
  измерения температуры в каждой точке
  должна быть не менее 10 мин с момента
  установки термометра.

Атмосферное
давление измеряется высотой ртутного
столба, уравновешивающего это давление.
Нормальным
давлением принято считать 760 мм рт. ст.,
или единицу бар. Один бар соответствует
давлению 750,06 мм рт. ст. Бар разделяется
на 1000 миллибар (мбар). Отсюда 1 мбар равен
0,75 мм рт. ст., а давление в 1 мм рт. ст.
соответствует 1,33 мбар. В последнее время
давление выражается в единицах Паскаля
(Па). По этой системе нормальное давление
равняется 1013 Па.

Приборы.
Атмосферное давление измеряют ртутными
барометрами и металлическими
барометрами-анероидами. Ртутные барометры
бывают сифонные и чашечные.

Ртутный
сифонный барометр
представляет собой вертикальную трубку
из белого стекла, изогнутую на 180
и заполненную ртутью (рис. 4). Длинный
конец трубки запаян, а короткий конец
открыт. Давление атмосферы принимается
открытым концом: при повышении его
уровень ртути в коротком конце понижается,
что соответственно, показывает повышение
уровня ртути в запаянном колене.

Чашечный
барометр
состоит из чугунной чашки с ртутью,
закрытая сверху, но сообщающаяся через
отверстие с атмосферным воздухом.
Стеклянную трубку барометра длиной
около 80 см укрепляют нижним открытым
концом в крышке чашки. Трубку наполняют
ртутью и погружают нижним концом в чашку
с ртутью. Трубка защищена латунной
оправой, на верхней части которой
нанесена шкала. В верхней части трубки
под запаянным концом образуется
торичеллиева пустота. Изменение
атмосферного давления передается на
поверхность ртути в чашке, что, в свою
очередь, влияет на уровень ртути в
трубке: при повышении атмосферного
давления возрастает уровень ртути в
трубке, и наоборот.

Барометр-анероид
(рис.5). Его важнейшая часть – полая
тонкостенная металлическая коробка с
гофрированным дном и крышкой или
тонкостенная плоская трубка, согнутая
в виде подковы. Коробка или трубка
заполнены разреженным воздухом (до
50-60 мм рт. ст.). В результате колебаний
атмосферного давления с

давливаются
или выпячиваются стенки коробки или же
разгибаются и сгибаются концы трубки.
Эти изменения через систему рычагов
передаются стрелке, движущейся по
циферблату.

Барограф
(рис.6) применяют для длительных наблюдений
за изменениями атмосферного давления
и их записи. Главнейшая его часть, как
и в барометрах-анероидах, – тонкостенная,
металлическая коробка с разреженным
воздухом, воспринимающая изменения
давления воздуха. Через систему рычагов
изменения объема коробки передаются
на стрелку с писчиком. На разграфленной
ленте барабана, так же как и у термографа,
вычерчивается кривая колебаний
атмосферного давления за сутки или за
неделю.

Занятие 2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Для
суждения о влажности воздуха в помещениях
и вне их определяют их абсолютную
влажность, относительную влажность,
дефицит насыщения и точку росы.

Абсолютная
влажность
– это количество водяных паров в 1м3
воздуха при нормальных показателях
температуры и атмосферного давления
(Т=0С,
В=760 мм рт.ст.). Обозначается буквой А,
измеряется в мм рт.ст.

Максимальная
влажность
– количество водяных паров, насыщающих
до предела 1м3
воздуха при данной температуре и
атмосферном давлении. Обозначается
буквой Е,
измеряется в мм рт.ст.

Относительная
влажность
– отношение абсолютной влажности к
максимальной влажности, выраженное в
%. Обозначается буквой R
.

Дефицит
насыщения
– это разница между максимальной и
абсолютной влажностью. Обозначается
буквой D,
измеряется в мм рт.ст.

Точка
росы –
это максимальная температура при которой
водяные пары насыщаются до предела и
переходят в воду. Обозначается – Тр.

Абсолютную
влажность воздуха определяют психрометрами,
а относительную – гигрометрами и
гигрографами.

аиболее
часто в практике исследований пользуются
статиче­скими (рис.7) или динамическими
(аспирационными) психрометрами (рис.8).

Статический
психрометр Августа
состоит из двух одинако­вых термометров
(ртутные, в новых моделях спиртовые),
укрепленных в одном штативе на расстоянии
4-5 см друг от друга. Резервуар одного из
термометров (влажного) обернут кусочком
батиста; конец обертки свернут жгутом
и погружен в стаканчик (в новых моделях
– в расширен­ный конец изогнутой
трубки-пробирки). Уровень воды в стаканчике
должен находиться на расстоянии 2-3 см
от нижнего конца резервуара. Стаканчик
(трубку) наполняют дистиллированной
водой. В силу капиллярности материал
постоянно смачивается, и с шари­ка
термометра непрерывно испаряется вода.
Это вызывает потерю тепла пропорционально
скорости испарения. В связи с этим и
показания температуры на влажном
термометре ниже, чем на рядом расположенном
сухом. Разность показаний обоих
термометров и берется за основу расчетов.

Аспирационный
психрометр Ассмана
дает весьма точные показания. Он состоит,
так же как и статический психрометр, из
двух одинаковых термометров. Резервуар
каждого из них окружен двумя металлическими
гильзами для защиты от тепловой радиации.
Гильзы переходят в общую трубку с
небольшим аспирационным вентилятором
у верхнего конца.
Вентилятор
приводится в движение пружиной, которую
заводят ключом.

Ход
определения и вычисление результатов.
При опреде­лении абсолютной влажности
статическим психрометром прибор
устанавливают в точке исследования,
обертку влажного термометра погружают
в стаканчик с водой. Оставляют в покое
прибор на 10-15 мин, следя за тем, чтобы на
прибор не влияли источники тепла (лампы,
печи и пр.), а также случайные движения
воздуха (ходьба, открывание дверей).
После указанного срока записывают
показания сухого и влажного термометров
с точностью до 0,1°С. По разнице показаний
термометров определяют относительную
влажность в % по таблице, имеющейся на
приборе, если ее нет, то по приложению
№ 1.

Р а с ч е т. Абсолютную
влажность воздуха по показаниям сухого
и влажного термометров вычисляют по
формуле Реньо:

где
А – абсолютная
влажность, выражаемая напряжением
паров, мм рт.ст.; Е
–максимальная
упругость водяных паров при температуре
влаж­ного термометра (эту величину
находят по таблице (Приложение № 2), мм
рт.ст.; а –
психрометрический
коэффициент, зависящий от скорости
движения воздуха (см. ниже); Т1
– температура
в момент отсчета, показываемая сухим
термометром, ° С; Т2
–
температура, показываемая влажным
термометром, ° С; В
– барометрическое
давление при наблюдении, мм рт.ст.

П р и м е р вычисления
абсолютной влажности воздуха. Определение
проводили статическим (стационарным)
психрометром при следующих данных:
показания сухого термометра 12,5°С,
показания влажного термометра 11,2° С,
барометрическое давление 755 мм рт. ст.,
психромет­рический коэффициент
0,0011, максимальная упругость пара при
11,2° С (по приложению № 2) 9,92 мм рт. ст.

Вводим в приведенную
выше формулу эти величины:

А
= 9,92 – 0,0011 • (12,5 – 11,2) • 755 = 8.84 мм рт. ст.

Зная
эту величину, можно вычислить ее
процентное отношение к
максимальной
влажности воздуха при данной температуре
(температура сухого термометра), т. е.
относительную влажность воздуха. Для
этого пользуются формулой:

где R – относительная
влажность воздуха, %; А – найденная
абсолютная влажность воздуха, мм рт.
ст.; Е – максимальная упругость водяных
паров, мм рт. ст. при температуре сухого
термометра (температура воздуха в момент
наблюдений). Ее находят по таблице
(Приложение № 2); в нашем примере она
равна 10,8 мм рт. ст.

Подставляем
найденные величины в формулу:

Правила
работы с аспирационным психрометром.
Для смачивания обертки влажного
термометра этого психро­метра применяют
резиновую грушу с пипеткой. Грушей
поднимают воду в пипетке на 2/3 ее длины
и задерживают на этом уровне при помощи
зажима. Пипетку вводят полностью в
гильзу влажного термометра и смачивают
обертку резервуара.

Показания
термометра отсчитывают летом через 4-5
мин, а зимой через 15 мин после начала
работы вентилятора. В последнем случае
пружинный завод вентилятора приходится
заводить дважды.

Абсолютную влажность
при пользовании этим психрометром
вычис­ляют по формуле:

где А – абсолютная
влажность, мм рт. ст.; Е – максимальное
напряже­ние водяных паров при
температуре влажного термометра; 0,5 –
постоянная величина (психрометрический
коэффициент); Т – температура сухого
термометра; Т – температура влажного
термометра; В – баро­метрическое
давление в момент исследования; 755 –
среднее барометрическое давление.

П
р и м е р. Абсолютная влажность воздуха
при Т=15о
С, Т1 =12,5° С. В =758 мм и Е (находят по
приложению № 2) = 10,8

Рис.
10. Гигрограф типа М-21.

1
– корпус, 2 – датчик-пучок обезжиренных
волос,

3
– коррекционный винт, 4 – стрелка с
пером,

5
– барабан с часовым механизмом,

6
– диаграммная лента

Относительная
влажность воздуха в нашем примере равна:

Приборы
для определения относительной влажности
воздуха.Для определения относительной
влажности возду­ха применяют гигрометры
– приборы, действие которых основано
на способности обезжиренного в эфире
челове­ческого волоса удлиняться при
повышении относительной влажности
воздуха и укорачиваться при ее понижении.

Гигрометр
волосяной в круглой оправе М-68(рис.9)
представляет собой металлический корпус
со шкалой с делениями в процентах
относительной влажности воздуха. Внутри
корпуса имеется датчик влажности и
механизм для закрепления и перемещения
стрелки по шкале. Установка стрелки на
заданное деление производится
регулировочным винтом. Диапазон измерения
относительной влажности в пределах от30 до 100 %. Прибор
можно использовать для работы при
температуре от –30 до 45° С.

Гигрограф
М-21(метеорологиче­ский) применяют
для непрерывной записи изменения
относительной влажности воз­духа от
30 до 100 % при температуре от –30 до 45° С.
Приборы выпускают двух ­ти­пов:
суточные и недельные с продолжи­тельностью
одного оборота барабана часо­вого
механизма 26 и 176 ч.

Гигрограф
(рис.10) состоит из дат­чика (1) и пучка
обезжиренных человече­ских волос,
закрепленных концами во втулках

металлического
кронштейна и за­щищенных от повреждений
ограждением; передаточного механизма
(2), стрелки с пером (3), барабана с часовым
механизмом (4) и корпуса (5). Перед работой
укрепляют на барабане диаграммную
ленту, заводят часовой механизм и
заполняют перо специальными чернилами.
На диаграммной ленте записывают дату
и время начала и конца регистра­ции.
Прибор для записи относительной влажности
ставят на опреде­ленную высоту строго
горизонтально.

Занятие 3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
ВОЗДУХА

Приборы для
определения скорости движения воздуха.

Скорость
движения воздуха измеряют в животноводческих
помещениях, при исследовании работы
вентиляции и в открытой атмосфере.
Выражают ее в метрах в секунду (м/с).
Используют для измерения анемометры и
кататермометры. Анемометрами изме­ряют
большие скорости движения воздуха, а
кататермометрами – скорости меньше
0,5 м/с.

Анемометры
различают ди­намические и статические.
Первы­ми определяют скорость движе­ния
воздуха по числу оборотов, вторыми –
по отклонению пла­стинки или шара.

Динамические
анемометры
бывают двух типов: крыльчатые типа АСО-3
и чашечные типа МС-13 (рис.11 и рис.12).
Принцип дей­ствия обоих анемометров
заключается в том, что воздух при движении
давит на легкие подвижные крылья или
чашечки прибора, которые приходят во
вращательное движение. Это движение
через систему зубчатых колес передается
стрелке, движущейся по циферблату с
делениями.

ределы
измерений скорости движения воздуха у
крыльчатого анемометра от 0,3 до 5 м/с,
а у чашечного анемометра – от 1 до 20 м/с.
Перед работой анемометра включают с
помощью арретира передаточный механизм
и записывают начальное показание
счетчика на шкалах. Прибор устанавливают
в воздушном потоке ветроприемником
навстречу потоку и через 10-15с включают
одновременно механизм прибора и
секундомер. Через 1-2 мин механизм
анемометра и секундомер выключают,
записы­вают показания счетчика и
время его работы в секундах. По разности
конечного и начального показаний
счетчика, деленной на время в секундах,
определяют скорость движения воздуха
в м/с.

Статический
анемометр с флюгеромиспользуют для
определения движения воздуха в свободной
атмосфере (силы ветра) по отклонению от
вертикального положения пластинки
прибора. Угол отклонения отсчитывают
по дугообразной шкале и по соответствующим
таблицам определяют скорость движения
воздуха.

Ка т а т е р м о м е т р ы– приборы для
определения ско­рости движения воздуха
от 0,04 до 15 м/с. Кататермометры могут
иметь цилиндрический или ша­ровой
резервуар (рис.13). Поверхность резервуара
запол­нена окрашенным спиртом. Шкала
прибора разделена на градусы от 35 до
38. Величина потери тепла с 1 см2поверхности резервуара прибора за
период охлаждения его от 38 до 35°С в
милликалориях называетсяфактором
кататермометра (F).Он имеет индивидуальное значение для
каждого прибора и отмечается на обратной
стороне шкалы прибора.

Деление
величины фактора на время охлаждения
прибора от 38 до 35°С даст величину
теплоотдачи с 1 см2/с в милликалориях.
Эту величину называют индексом и
обозначают буквойН.

Правила
работы с анемометром и кататермометром.При работе с анемометром необходимо
соблюдать следующие правила:

• ось
  крыльчатого анемометра при измерении
  скорости должна совпадать с направлением
  движения воздуха, а чашечного –
  находиться в вертикальном положении;
• перед
  измерением скорости движения воздуха
  в избранной точке записывают показания
  стрелок прибора, помещают прибор с
  заторможенной стрелкой на место и
  пускают анемометр на холостой ход на
  1-2 мин, пока крылья или чашечки не начнут
  равномерно вращаться. После этого
  нажатием рычажка включают счетчик и
  одновременно отмечают время (в секундах).
  По истечении 100с выключают счетчик
  анемометра и записывают показания
  стрелок; разность между вторым и первым
  показаниями стрелок счетчика делят на
  число секунд (100) и находят скорость
  движения воздуха в м/с;
• рекомендуется
  скорость движения измерять дважды и
  вычислять среднюю величину;
• для
  измерения скорости движения воздуха,
  превышающей 1 м/с, в свободной атмосфере
  рекомендуется применять чашечный
  анемометр, а для измерения скорости
  движения воздуха в вентиляционных
  каналах – крыльчатый.

При
работе с кататермометром необходимо
соблюдать следующие правила:

• перед
  исследованием погружают резервуар
  сухого кататермометра в воду, нагретую
  до 60-80°С, и ждут пока спирт не заполнит
  1/3 верхнего цилиндрического расширения.
  После этого прибор вынимают из воды,
  насухо вытирают резервуар полотенцем
  и помещают неподвижно в точке исследования;
• по
  секундомеру следят за временем охлаждения
  прибора, включая секундомер в момент,
  когда столбик спирта проходит через
  38°С, и выключают, когда он достигает
  уровня 35°С.
• полученную
  величину времени охлаждения записывают
  и повторяют измерения 5 раз. Данные
  первого измерения, как наименее точного,
  отбрасывают и из четырех измерений
  выводят среднеарифметическую величину
  времени охлаждения.

Вычисление
результатов.Зная величинуНи
температуру воздуха, определяют скорость
движения воздуха в момент измерения,
пользуясь следующими формулами:

где
v
– искомая
скорость движения воздуха м/с; Н
– величина охлаждения кататермометра
(индекс); Q
– средняя температура кататермометра
36,5°С минус температура воздуха помещения
в момент наблюдения; 0,2 и 0,4 – эмпирические
коэффициенты;

Обозначения
в формуле те же, что и в первой; 0,13 и 0,47
– эмпирические коэффициенты.

П
р и м е р. Фактор кататермометра 454, время
охлаждения 62с, температура воздуха в
момент исследования 12°С . Индекс равняется
454 / 62=7,32, величина Н
/ Q=0,298,
или округленно 0,3.

Подставив эти
величины в формулу для скоростей меньше
1 м/с, получаем:

Для
упрощения расчетов пользуются приложением
3, в котором по величине Н / Q
находят скорость движения воздуха.

Занятие 4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ
ОСВЕЩЕННОСТИ.

Определение
естественной и искусственной освещенности.

В проектной и
строительной практике животноводческих
и подсобных помещений применяют два
вида нормирования естественной
освещенности– геометрическое и
светотехническое.

Геометрическое
нормирование устанавливает отношение
площади световых предметов (остекления)
к площади пола освещаемого помещения,
или световой коэффициент (СК).

П
р и м е р. Площадь пола в помещении 1080
м2.
Суммарная площадь стекол 90 м2.
1080:90=12. В данном случае световой коэффициент
(СК) равен 1:12.

Этот
способ нормирования и контроля
освещенности весьма прост, но неточен.
Геометрический способ нормирования
освещенно­сти не учитывает многие
важные моменты: световой климат местности,
отраженный свет от потолка, ориентацию
окон по сторонам света, затемняющее
влияние противостоящих помещений и
света, конструктивные особенности
здания.

Оптические термометрыПравить

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.

• Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения. — Киев: “Наукова думка”, 1965. — С. 20—22. — 303 с.
• A Review of Events That Expose Children to Elemental Mercury in the United States Архивная копия от 19 сентября 2015 на Wayback Machine / Environ Health Perspect; DOI:10.1289/ehp.0800337: «Exposure to small spills from broken thermometers was the most common scenario»
• Отказ России от ртути и люминесцентных ламп. Дата обращения: 4 ноября 2018. Архивировано 4 ноября 2018 года.
• Чем максимальный и минимальный термометры отличаются от обычного. Дата обращения: 26 ноября 2013. Архивировано 2 декабря 2013 года.

Какие бывают термометры?

Наверное, нет такого дома, в котором не было бы термометров. Они представлены множеством вариантов: ртутные, позволяющие измерить температуру человеческого тела, уличные, кухонные, водные и промышленные. Не менее обширны варианты термометров по составу и рабочей конструкции.

Остановимся подробнее на особенностях термометров и рассмотрим самые распространенные их разновидности.

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.

Виды

Все существующие комнатные термометры можно поделить на категории согласно типу их исполнения и техническим особенностям. Стоит рассмотреть все варианты более подробно.

Термометр (от греч. thérme ─ тепло и metréo ─ измеряю) ─ прибор для измерения температуры.

В зависимости от методики измерений термометры подразделяются на две основные группы:

1. Контактные термометры, чувствительные элементы (датчики) которых вступают в непосредственный контакт с измеряемым объектом;

2. Неконтактные термометры, которые измеряют дистанционно интенсивность интегрального теплового или оптического излучения объекта;

3.Особую группу составляют специальные термометры, которые используют для измерения сверхнизких температур.

Контактные приборы и методы по принципу действия делятся на:

а) термометры контактные волюметрические, в которых измеряется изменение объёма (volume) жидкости или газа с изменением температуры;

б) Термометры диламетрические, в которых о температуре судят по линейному расширению различных твёрдых веществ при изменении температуры. В ряде случаев датчиком служит биметаллическая пластина, изготовленная из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения, которая изгибается при нагревании или охлаждении;

в) Термометры термоэлектрические, датчики которых ─ термопары, представляющие собой спаянные по концам два разнородных проводника. При наличии разности температур спаев в термопаре возникает термо-ЭДС. Температура измеряется по величине термо-ЭДС, либо по величине тока в цепи термопары;

г) Термометры сопротивления ─ принцип действия которых основан на изменении сопротивления проводника или полупроводникового прибора (термистера) с изменением температуры.

К неконтактным методам и приборам относятся:

а) Радиометрия (радиометры) ─ измерение температуры по собственному тепловому излучению тел. Для невысоких и комнатных температур это излучение в диапазоне инфракрасного диапазона волн.

б) Тепловидение (тепловизоры) ─ радиометрическое измерение температуры с пространственной разрешающей способностью и с превращением температурного поля в телевизионное изображение, иногда с цветовым контрастом. Позволяет измерять градиенты температуры, температуру среды в замкнутых пространствах, например, температуру жидкостей в резервуарах и трубах.

в) Пирометрия (пирометры) ─ измерение высоких температур самосветящихся объектов: пламени, плазмы, астрофизических объектов. Используется принцип сравнения либо яркости объекта с стандартом яркости (яркостный пирометр и яркостная температура); либо цвета объекта с цветом стандарта (цветовой пирометр и цветовая температура); либо тепловой энергии, излучаемой объектом, с энергией, испускаемой стандартным излучателем (радиационный пирометр и радиационная температура).

Жидкостные термометрыПравить

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

Магнитная термометрияПравить

Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMaster

Принцип действия анемометров ультразвукового типа основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.

Существуют двухкомпонентные ультразвуковые анемометры — измеряют помимо скорости и направление ветра по частям света — направление горизонтального ветра и трёхкомпонентные ультразвуковые анемометры — измерители всех трёх компонент вектора скорости воздуха.

Скорость звука в таких анемометрах измеряется по времени прохода ультразвуковых импульсов между фиксированным расстоянием от излучателя до ультразвукового микрофона, затем измеренные времена пересчитываются в две или три компоненты скорости движения воздуха.

Так как скорость звука в воздухе зависит ещё от температуры (возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры), в ультразвуковых анемометрах обязательно есть термометр, по показаниям которого вносятся поправки в вычисления скорости ветра.

Многие современные модели электронных анемометров позволяют измерять не только скорость ветра (это основное предназначение прибора), но и снабжены дополнительными удобными сервисными функциями — вычисления объёмного расхода воздуха, измерения температуры воздуха (термоанемометр), влажность воздуха (термоанемометр с функцией измерения влажности).

Российскими предприятиями также выпускаются многофункциональные приборы, которые содержат в себе функции как термоанемометра, так и гигрометра (измерение влажности) и манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде). Например, метеометр МЭС200, дифманометр ДМЦ01М. Такие приборы используются при создании, обследовании, ремонте, поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.

Как правило, все выпускаемые на территории РФ анемометры подлежат обязательной сертификации и государственной поверке, так как являются средствами измерения.

Некоторые народные умельцы делают самодельные анемометры для собственных бытовых нужд, например, для сада-огорода.

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.

Приборы для измерения температуры воздуха.

Для
измерения температуры воздуха применяют
три термометра: психрометрический сухой
(срочный), максимальный и минимальный.
Для непрерывной регистрации температуры
воздуха служат суточный и недельный
термографы.

Срочный
термометр ТМ-3,
ртутный, с цилиндрическим резервуаром
и ценой деления шкалы 0,2 или 0,5 0С
используют для измерения
температуры воздуха и поверхности
почвы в данный момент (срок).

Максимальный
термометр
ТМ-1,
ртутный, служит для измерения
наивысшей температуры воздуха и
поверхности почвы за период между
сроками
наблюдений.

Максимальный
термометр отличается от срочного тем,
что в канал капилляра непосредственно
около резервуара входит тонкий
штифтик, впаянный в дно резервуара.
В
результате этого в месте сужения
происходит разрыв ртути, и таким
образом фиксируется максимальное
значение температуры за данный промежуток
времени.

Минимальный
термометр
ТМ-2,
спиртовой, применяют для измерения
самой низкой температуры воздуха и
поверхности почвы за период
между сроками наблюдений. Особенность
устройства этого термометра заключается
в том, что внутрь капилляра закладывается
маленький из темного стекла штифтик.

При
понижении температуры поверхностная
пленка мениска
движется в сторону резервуара и перемещает
за собой штифтик.
При повышении температуры спирт,
расширяясь, свободно обтекает
штифтик. Последний остается на месте,
указывая удаленным
от резервуара концом минимальную
температуру между сроками
наблюдений.

Психрометрический
термометр ТМ-4. Психрометрический
сухой
(срочный) термометр является частью
прибора — станционного психрометра
(психрометра Августа), который служит
для измерения температуры и влажности
воздуха.

Психрометрический
сухой термометр — это абсолютный прибор
для измерения температуры воздуха. Все
остальные термометры и термограф —
приборы относительные.

Устройство.
Срочный термометр — это ртутный термометр
с шаровидным резервуаром и ценой деления
0,2 °С. Инерция термометра в неподвижном
воздухе составляет ~5 мин. Термометр
устанавливают в психрометрической
будке в вертикальном положении. Для
этого на верхнем конце стеклянной
оболочки термометра укреплен при помощи
сургуча металлический колпачок.

Психрометрическая
будка БП-1. Температуру
воздуха в метеорологии
никогда не измеряют «на солнце». Ее
измеряют внутри защитной психрометрической
будки, которая защищает находя­щиеся
внутри нее приборы от воздействия
внешних факторов.

Устройство
будки: стенки и дверца психрометрической
будки представляют собой двойные жалюзи,
расположенные под углом 45°к горизонтали
на расстоянии 2,5см друг от друга. Будка
изготовлена из дерева, окрашенного в
белый цвет. Дверцу будки ориентируют
на север (в северном полушарии, в южном
–наоборот) и укрепляют на металлической
подставке высотой 175см.

Для
непрерывной записи изменений температуры
воздуха
за сутки или за неделю в метеорологии
применяют самописцы
— суточный и недельный термографы, они
отличаются лишь угловой
скоростью вращения барабана. Прибор
представляет собой
конструкцию из биметаллического датчика,
передающей части и барабана с часовым
механизмом и закрепленной на нем
диа­граммной лентой. Вращаясь, барабан
обеспечивает развертку температуры во
времени — термограмму.

Приемной
частью (датчиком) термографа является
биметаллическая пластинка, состоящая
из двух слоев разнородных металлов:
инвара и стали,
отличающихся друг от друга термическим
коэффициентом линейного расширения.
При изменении температуры воздуха
биметаллическая пластинка сгибается
или разгибается.

Передающий
механизм
термографа
преобразует незначительные деформации
датчика в значительный размах колебаний
линии записи температуры на ленте. К
свободному концу пластинки прикреплен
рычаг, который
тягой соединен
с рычагом
коленчатого
вала. Вторым рычагом коленчатого вала
является стрелка
с пером,
рисующим на ленте барабана термограмму.
Перо заполняется анилиновыми чернилами
с глицерином, они медленно высыхают и
не замерзают при низких температурах.

Регистрирующая
часть
термографа
— это стрелка с пером и барабан
с лентой. Барабан имеет внизу шестеренку
часового устройства. Сам барабан надевают
на неподвижную ось, расположенную
вертикально на плате прибора. Перед
установкой ключом заводят пружину
часового механизма до отказа, ленту
плотно оборачивают вокруг барабана.
Лента термографа имеет шкалу времени
и три температурных шкалы. Цена деления
по времени у суточных лент — 15 мин, у
недельных — 2 ч.

Приборы
для измерения температуры почвы.

На
метеорологических станциях производятся
измерения температуры поверхности
почвы и до глубины 3,2 м.

На
поверхности почвы температура определяется
при помощи лежащих на ней стеклянно-жидкостных
термометров: срочного, максимального
и минимального. Термометры кладут на
не затененной оголенной площадке
размером 4 х 6 м. Весной ее перекапывают,
разрыхляют, систематически ухаживают
(пропалывают, рыхлят корку после дождя,
убирают мусор). Установка термометров
– резервуар и внешняя оболочка наполовину
погружаются в почву. Резервуар к востоку,
через каждые 5-6 см. Последовательность
термометров: укладываются с севера к
югу срочный, минимальный, максимальный.
Зимой термометры кладут на поверхность
снега.

Термометр–Щуп
АМ–6 – это толуоловый
термометр, заключенный в металлическую
оправу с заостренным наконечником на
нижнем его конце. Резервуар термометра,
находящийся в наконечнике оправы,
окружен металлическими опилками для
большей чувствительности. В верхней
части прорезь, через которую производится
отсчет температуры по шкале. Цена деления
–1°С . Наблюдения проводятся весной на
полях под посев яровых культур на глубине
5-10 см (по два отсчета). На оправе нанесены
деления, для определения глубина
измерения почвы. Очищается от почвы
насухо. Переносить только в вертикальном
положении. Пределы измерений 0° – 60°.

2.
Коленчатые термометры (Савинова)
для измерения температуры почвы на
глубинах 5,10,15,20 см, устанавливаются в
теплый период года (после схода снежного
покрова и до перехода температуры г/р
0°). Выступающие из земли части коленчатых
термометров должны располагаться в ряд
по нарастающим глубинам и направлены
с В на З. Резервуары обращены на север,
расстояние между ними – 10 см. Выпускаются
комплектом – 4 шт. Цена деления 0,5°,
пределы измерений от –10° до +50°. Вблизи
резервуара термометр изогнут под углом
135°.

3.Вытяжные
термометры (ТПВ – 50)
устанавливаются на метеорологической
площадке с естественным покровом. Трубы
располагаются в один ряд через 50 см.
по возрастающей глубине с В на З. Глубина:
40,80,120,240,320 см. Чтобы при наблюдениях не
нарушать естественный покров делается
откидной помост с севера + лесенка.
Установка – бурится скважина, в нее
устанавливается трубка, в нее вставляется
термометр.

Термометр
– ртутный, метеорологический
почвенно-глубинный цена деления 0,2°
диапазон измерений от –20° до +41°.

Коробка
Низенькова – это
минимальный термометр в металлической
коробке помещается в почве на глубину
3 см. Все наблюдения за температурой на
узле кущения помещаются в специальной
книжке -КСХ – 2 (м).

Задание
1.Провести наблюдения по максимальному
и минимальному термометрам и записать
в таблицу.

1.1 отсчитать
показания максимального термометра
(до встряхивания).

1.2
встряхнуть максимальный термометр

1.3
отсчитать показания максимального
термометра после встряхивания

1.4
отсчитать показания мениска спирта
минимального термометра (спирт)

1.5
отсчитать показания правого конца
штифта (штифт)

1.6
соединить штифт с мениском спирта

Задание
2. Построить график суточного хода
температуры воздуха по данным метеостанции

По
оси (х) дать время (месяц) , по оси (у)
температуру воздуха.

Задание 3.
Рассчитать сумму активных и эффективных
температур воздуха выше +10° по данным
таблицы 4

3.1
найти отклонения средней температуры
за каждый день от 10° (4,1°-10°=-5,9°)

3.2.
рассчитать сумму отклонений нарастающим
итогом с учетом знака отклонения

3.3.
определить дату перехода температуры
через +10°

Задание
4. На
карте Ставропольского края ( рис.1)
провести изотермы за третью декаду июня
равные 18°,19°,20°,21°. Изотерма –это линия,
соединяющая точки с одинаковой
температурой воздуха.

Задание
5. Построить график годового хода
температур воздуха по данным метеостанции

Задание
6. Измерение температуры почвы.

6.1.
отсчитать температуру по срочному
термометру, не снимая его с поверхности
почвы.

6.2. отсчитать
показания максимального термометра
(до встряхивания).

6.3
встряхнуть максимальный термометр

6.4.отсчитать
показания максимального термометра
после встряхивания

6.5.
отсчитать показания мениска спирта
минимального термометра (спирт), не
снимая его с поверхности почвы.

6.6.
отсчитать показания правого конца
штифта (штифт)

6.7.
соединить штифт с мениском спирта

6.8.отсчитать
последовательно температуру почвы по
коленчатым термометрам на глубинах 5,
10, 15, 20 см.

6.9.
отсчитать температуру по термометру-щупу.

Задание
7. Изобразить графически суточный ход
температуры на поверхности почвы

По
оси (х) дать время (месяц) , по оси (у)
температуру почвы.

• Как
  изменяется температура воздуха в
  течение суток, года?
• Какие
  термометры используются для измерения
  температуры воздуха?
• Что
  такое активная и эффективная температуры?
• От
  чего зависит температура воздуха?

Механические анемометрыПравить

Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в Арманской обсерватории, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.

Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина, обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935 году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/с) с погрешностью около 3 %. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка даёт максимальный вращающий момент, будучи повёрнутой на 45° к направлению ветра. Трёхчашечный анемометр отличается бóльшим вращающим моментом и быстрее отрабатывает порывы, чем четырёхчашечный.

Оригинальное усовершенствование чашечной конструкции, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (в 1991 г.), позволяет с помощью того же ротора определять не только скорость, но и направление ветра. Оно заключается в установке на одну из чашек флажка, из-за которого скорость ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.

В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.

Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.

В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.

Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.

Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.