Термометр краткое описание

Все о термометрах

Измерение температуры необходимо в повседневной жизни очень часто. Однако мало кто может сказать, что знает все о термометрах. Но только разбираясь в этих тонкостях, можно выбрать измерительное устройство и правильно использовать его.

Что это такое и для чего нужны?

Уже по самому названию понятно, что назначение термометра – измерение температуры. Такие устройства могут применяться в самых различных сферах и областях. И те «градусники», которые висят за окном либо находятся в домашней аптечке – это лишь небольшая часть от всего их многообразия. Для определения фактической температуры могут использоваться самые разные физические принципы. При этом требования к погрешности измерений четко установлены в ГОСТ.

Измерение погоды, а также характеристика микроклимата комнаты или служебного, рабочего помещения – чаще всего это считают сферой применения таких приборов. Но термометры нужны еще и для измерения температуры воды.

Устройства такого рода с разной степенью точности используют в ванных комнатах и в газовых котлах, на электростанциях и в лабораториях, в метеорологических и гидрологических исследованиях, в аквариумистике.

Термометры также используют и на кухнях. Там приходится измерять не только температуру жидкости, но и температуру продуктов (чаще всего мяса, рыбы, выпечки). Тут нельзя не упомянуть особые винные градусники и термометры в газовых/электрических плитах, в холодильниках. Выглядит такая измерительная аппаратура несколько иначе, чем уличные термометры.

Необычно смотрятся также многие медицинские термометры для детей. Причина нестандартного вида состоит в том, что необходимо отвлечь внимание детей, избавить их от тягостных мыслей о сугубо медицинской процедуре.

В разных странах термометры могут иметь различные единицы измерения, но за редким исключением сейчас используют шкалу Цельсия либо Фаренгейта. Эти устройства могут применяться в нефтяной и металлургической, пищевой и металлообрабатывающей, радиотехнической отраслях. Термометры нужны и в сельском хозяйстве, чтобы определять готовность почвы к севу. Также эти измерительные приборы нужны:

История

Часть специалистов полагает, что термометр изобрел Галилей. Сохранившиеся его труды не содержат описания подобного устройства. Однако в сочинениях ближайших последователей Галилея такая информация есть. Что любопытно, при создании термоскопа знаменитый ученый отталкивался от аналогичного по устройству прибора, созданного еще в Древней Греции, но для совершенно других целей. Термоскопы только показывают, что степень нагрева изменяется; из-за отсутствия шкалы они непригодны для практических измерений.

В 1657 году во Флоренции появляется более продуманное устройство. Его конструкция позволяла давать количественную оценку температуре. Но все равно это был еще очень примитивный термометр.

За «постоянные» точки отсчета принимали нагрев в самый жаркий и самый холодный (субъективно) дни в году. Позже появились конструкции Фрэнсиса Бэкона, Роберта Фладда, Корнелиуса Дреббеля и некоторых других изобретателей.

Все ранние термометры содержали воздушную трубку, окруженную водяным столбиком. Потому избежать воздействия атмосферного давления было невозможно. Жидкостный термометр, по некоторым данным, появился в 1667 году. Такие устройства изготавливались строго вручную, позволяли измерять только температуру воздуха. Шкала в каждом случае разрабатывалась индивидуально, и результаты замеров оказывались потому несопоставимы.

Фаренгейт, в честь которого недаром названа одна из популярных шкал термометрии, создал термометр современного вида в 1723 году. Именно он понял, что спирт недостаточно совершенен как измерительный реагент при том уровне техники, и перешел к использованию ртути. За нулевую отметку англичанин взял температуру плавления смеси снега с нашатырным спиртом или пищевой солью. Точку плавления воды он взял за 32 градуса, а температуру тела здорового человека принял за 96 градусов.

Составив такую шкалу, Фаренгейт вскоре обнаружил, что температура кипения воды всегда равна 212 градусов (если атмосферное давление не меняется).

Созданные Фаренгейтом термометры делались очень тщательно, о чем свидетельствуют все сохранившиеся экземпляры. Позднее Андерс Цельсий обнаружил, что температура плавления льда не меняется при изменении давления. А вот зависимость температуры кипения воды от давления была прослежена им с большой точностью. В 1736 году Реомюр ввел шкалу из 80 градусов, которая долго использовалась во Франции. Существовали и другие, сейчас уже вышедшие из употребления или применяемые очень ограниченно, температурные шкалы.

В научной сфере активно применяют термометры со шкалой Кельвина. Пересчет градусов Цельсия в градусы Кельвина очень прост: надо только прибавить 273,15.

Но термометрия развивалась и в техническом плане. В 1867 году появилось устройство длиной 0,15 м. А в 1881-м начался серийный выпуск карманных термометров.

Устройство и принцип работы

Классическое термометрическое устройство основано на зависимости размеров тел от окружающей температуры. Рабочее тело может быть самым разным – это и жидкости, и твердые тела. Явление выражается сильнее всего в жидкостях, и именно поэтому их используют чаще всего. Типичный жидкостный термометр имеет особо тонкую стеклянную колбу. Она приложена в вертикальной шкале, напоминающей линейку.

Температура внешней среды точно соответствует делению, до которого доходит жидкость в колбе. Такая схема работает очень точно, и уровень погрешности обычно не превышает 0,1 градуса. Максимальный предел измерений жидкостного термометра может достигать 600 градусов.

Проблем две: такие устройства все же не могут замерять очень высокие температуры, и могут быть разбиты при падении или сильном ударе. По похожему принципу действуют газовые термометры.

Разница в том, что емкость колбы наполнена инертным газом. Максимальная температура может достигать 271-1000 градусов по Цельсию. Потому такие устройства подойдут для работы с очень горячими телами. Иное строение имеют механические аппараты, принцип действия которых состоит в точно измеряемой деформации спирали из металла. Такие системы обычно показывают температуру с помощью стрелок.

Встретить подобную технику можно в различных видах транспорта и в спецтехнике. Механический термометр прочен и не подвержен воздействию тряски (вибрации), даже довольно сильных ударов. В других случаях применяют эффект зависимости проводимости от температуры проводника. Чувствительность и диапазон измерений определяются видом используемого металла. Так, медные устройства имеют диапазон от -50 до +180 градусов; платина позволяет измерять температуры от -200 до +750 градусов.

Иногда можно встретить еще и:

Обзор видов

Домашний медицинский термометр обычно содержит ртуть. А вот метеорологическая практика чаще всего требует использования спирта. Дело в том, что ртуть замерзает при -38 градусах. Механические термометры обычно используют биметаллическую ленту, хотя бывает и устройство на базе металлической спирали. Но в бытовой сфере такая техника вовсе не применяется, потому что из-за высокой точности она в основном нужна в автоматизированных технических системах.

Термометры для системы отопления, то есть для котла и отопительного контура, позволяют избежать перегрева или чрезмерного охлаждения. В этом сегменте используют:

Термометры для измерения температуры воздуха в быту, как и профессиональные, обычно используют ртутную шкалу. Это наиболее дешевый и практичный вариант. И наружный термометр, который можно увидеть на стене или окне любого дома, чаще всего будет именно жидкостного типа. Говоря про бытовые термометры, нужно указать, что отдельные модели могут быть рассчитаны на деревянные окна, а другие – на эксплуатацию на окнах ПВХ. Также надо помнить, что «градусники» могут быть отдельно рассчитаны на измерение температуры:

Водяной термометр может использоваться:

По принципу действия

Газовый измеритель температуры способен замерять значения, близкие к абсолютному нулю. Потому его активно используют в физике и криогенной технике. Проблема только в одном: подобные устройства очень сложны, и в рядовой лаборатории их использовать тяжело. Электрические термометры работают, как уже говорилось, на основе линейной зависимости сопротивления проводников от температуры. Измерения на основе полупроводниковых элементов могли бы быть еще точнее, однако тогда возникает сложность с градуировкой шкалой.

Оптические термометры (они же пирометры) определяют температуру по интенсивности свечения по его спектру. Иногда используются и другие параметры. Оптические системы работают без прямого контакта с определенным телом. Они сумеют замерить температуры от 100 до 3000 градусов, при этом отклонение составит не более 2-5 градусов. Волоконно-оптический и термоэлектрический типы термометров дают наиболее правильные показания без существенных ошибок.

Но разница между термометрами не сводится к перечисленным градациям. Есть еще несколько разновидностей такой техники. Контактный термометр – это цифровой прибор, который точнее пирометра. Дело в том, что на результат измерений не влияют излучательные характеристики поверхности.

Полезно такое устройство еще и для измерения температур в труднодоступных, непригодных для прямого визуального замера местах.

Накладной термоизмерительный прибор активно используется при контроле состояния малых трубопроводов. Такие устройства нужны:

Накладная техника отличается:

Термометр с часами (иногда именуется термометром-часами) хорош уже тем, что заменяет два разных устройства. Такая техника облегчает отслеживание временной последовательности при измерениях. Иногда встречаются и вовсе неординарные устройства:

Лучшие модели

Фирма «Росма» может предложить термометр БТ-211. Это осевое устройство на базе биметаллических элементов. Аппарат подходит для работы с жидкостями, газами и парами. Для работы в агрессивной среде применяется дополнительно защитная гильза из нержавеющих марок стали. Измеряемая температура от -10 до +60 градусов.

Среди моделей с электроконтактной приставкой и универсальным присоединением выделяется «Росма БТ-54.220». Это стойкое к коррозии устройство. Конструкция использует резьбу на штоке. Аппарат отлично работает в агрессивной окружающей среде.

Устройство может быть дополнено гильзой на основе нержавеющей стали. Применяют его в:

Для многих людей может подойти модель RST DT851. Шведский производитель рассчитал эту конструкцию на измерение высокой температуры. Диапазон измерения от -50 до 300 градусов. Отклонение измерения составляет не более 0,1 градуса. Длина термического щупа – 0,125 м; для питания используется 2 батарейки напряжением 1,5 В.

Оконные термометры от RST имеют прозрачный дисплей. Они могут быть поставлены на стекло или на раму с помощью двустороннего скотча со всепогодной устойчивостью. При изготовлении экранов постарались уменьшить отсвечивание до предела. Изображаемые цифры крупные и хорошо видны. Электронная техника RST способна показать максимальную и минимальную температуру за сутки, спрогнозировать появление гололеда.

Модель 01077 в длину достигает 0,07 м, а в ширину – 0,098 м. Диапазон замера составляет от -30 до +70 градусов. Для питания используется единственная батарейка стандарта АА.

Встречаются экземпляры как с белым, так и с прозрачным корпусом. Для крепления используется двусторонний скотч; замена батареек не требует снимать устройство с окна.

Wika – тоже неплохая фирма. Она может предложить, к примеру, биметаллическую модель А48. Этот термометр отлично применяется в кондиционерах, холодильниках и вентиляционных средствах. Класс точности – 2. Диапазон замеров от -30 до +120 градусов.

Testo может предложить одноканальный термометр модели «925». Устройство внесено в государственный федеральный реестр средств измерения. Система рассчитана на эксплуатацию в отопительных и вентиляционных контурах. Для работы нужны быстродействующие, абсолютно надежные зондирующие термопары. Есть возможность использования защитного чехла, позволяющего измерять температуру в загрязненных местах.

Все сведения, установленные прибором, не только выводятся на экран – их можно и распечатать. Предусмотрено задание критических значений температуры (верхнего и нижнего); при выходе показателей за эти рамки звучит сигнал тревоги. Зонд придется приобрести дополнительно. При помощи кнопки Hold измерения останавливаются, фиксируется текущий показатель. Крупный экран снабжен системой подсветки.

Для пищевой отрасли подойдет Testo 106. Это термометр для фиксации внутренней температуры продуктов. Наконечник весьма тонок и прочен. Аппарат подойдет для столовых, ресторанов, супермаркетов. Пригодится он и в домашнем хозяйстве.

Как пользоваться?

Основные правила пользования термометром всегда пишутся в инструкциях и других сопроводительных документах. Даже небольшие различия в работе цифровых устройств могут стать источником серьезных проблем. Необходимо сразу уточнить, что обозначает звуковой сигнал. В одних случаях это признак окончания замера, в других термометр будет «пищать», если он еще продолжается. Оральный метод замера температуры может практиковаться детьми не младше 3 месяцев.

Начинать измерение можно только с термометром, показывающим ноль. Для медицинских ртутных термометров вместо ноля используется значение 36,6 градуса. Медицинский цифровой градусник можно использовать только с одноразовым колпачком. Если сбросить показания невозможно, устройство нужно заменить.

Определить погрешность можно только с учетом не только технических особенностей прибора, но и свойств окружающей среды.

Отдельного разговора заслуживает даже простой уличный термометр. Его надо крепить максимально надежно. Очень важно выбрать подходящее место, где на него не будет воздействовать солнечный свет. Надо также обеспечить защиту от ветра, осадков, от намерзания льда и снега. Недопустимы соприкосновения с металлическими деталями; для электронной аппаратуры критично расстояние от рамы.

Мыть можно только влагостойкие термометры. Только они подойдут и для полного погружения. Нецелесообразно измерять кулинарным термометром температуру очень часто, это лишит продукт свежести. Щуп нельзя вводить около костей или хрящей – тогда результат будет ложный. После мытья щупы требуется вытирать насухо.

Правила хранения

Ртутные термометры следует хранить в прочном небьющемся чехле. Класть их надо туда, куда не смогут добраться дети и домашние животные. Идеально, если они и не смогут увидеть градусник случайно. Электронные термометры следует держать в защитных футлярах. Кладут их в сухое холодное место, но не в холодильник.

Место требуется выбирать такое, где нет вибрации и ударов. Противопоказано действие солнечных лучей и источников высокой температуры. Дешевые цифровые термометры надо оберегать от контактов с жидкостями. Опасен для них бывает и чрезмерно влажный воздух. Порядок хранения инфракрасного термометра прописывается в каждой инструкции индивидуально.

Видеообзор термометров представлен далее.

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.

Общее устройство

Термин «термометр» пришел к нам из греческого языка (terme – тепло и metreo – измерять), он означает «прибор, измеряющий температуру», например: воздуха на улице и в помещении, степень нагрева воды, земли, а также человеческого тела и многих других сред.

Термометры широко используются в медицине, физике, биологии, метеорологии, а также в гидрологии и прочих отраслях народного хозяйства.

Считается, что самый первый градусник был изобретен Галилео Галилеем, хотя его прибор не был похож на привычные нам современные модели. Тогда он назывался термостатом и выглядел как небольшой стеклянный шарик с прикрепленной к нему трубочкой из стекла. Шарик подогревали, а трубку опускали в емкость с водой. По мере охлаждения воздуха в шаре подача давления сокращалась, и жидкость поднималась по трубке наверх. В процессе потепления воздуха внутри шара давление, наоборот, повышалось, и уровень воды в трубочке снижался.

Благодаря такому устройству можно было составить представление об уровне нагревания тел, шкалы он не имел, соответственно, никаких цифровых значений не отражал.

Более современный вид градусника представил Фаренгейт, известный физик из Голландии. Он припаял трубку и перевернул ее шаром вниз. А в середине XVII в. на термометре проявилась шкала. Ее придумал астроном Цельсий, взяв за реперные точки температуру кипения воды и таяния льда.

В наши дни в продаже можно встретить самые разные термометры: технические, аксиальные, осевые, погружные, капиллярный, а кроме того, аналоговые, дилатометрические и радиальные. Каждый отличается своим механизмом действия и своей сферой применения. Остановимся подробнее на некоторых из них.

Классификация по принципу действия

Процесс замера температуры окружающей среды базируется на физических процессах, исходя из этого положения выделяют 5 категорий термометров.

Контактные

Подобные устройства в науке больше известны как термометры расширения. Принцип их действия базируется на мониторинге изменения объема вещества под воздействием меняющейся температуры. Как правило, измеряемый диапазон варьируется в пределах от -190 до +500 гр. Цельсия.

К данной группе можно отнести как механические, так и жидкостные приспособления. Причем последние представляют собой градусники, наполненные спиртом, ртутью, керосином либо толуолом (в стеклянной колбе). Они довольно крепкие.

Термометры противоположного типа работают со средами самых различных видов. Особое распространение они получили в инженерии.

Бесконтактные

Такие приборы работают от инфракрасных датчиков, считывающих параметры излучения. Делятся на две категории: яркостные и радиационные. Первые выполняют замеры на заданной длине волны, их температурный разбег начинается от +100 и доходит до +6000 гр. Вторые фиксируют тепловое воздействие лучеиспускания в пределах от -50 до +2000 гр. Актуальны для определения степени нагрева металла в машиностроении.

Термометры сопротивления

В эту группу входят устройства, приспособленные вычислять электрическое сопротивление рабочих веществ, которое, в зависимости от температурных параметров, может варьироваться. Рабочий диапазон таких градусников изменяется в пределах от -200 до +650 гр.

Эти термометры включают несколько чувствительных датчиков и сверхточных электронных модулей, они отслеживают изменение параметров проводимости электрического потенциала и сопротивления. Чаще всего они работают не обособленно, а как часть большой системы мониторинга, когда имеется необходимость в постоянном отслеживании данных, чтобы предотвратить их превышение над критическими отметками.

Манометрические

Эти термометры фиксируют связь между давлением газа и уровнем температурных показателей. Принцип работы прост: в определяемую среду помещают термобаллон, прикрепленный при помощи металлической трубки с небольшим манометром. В процессе нагрева термобаллона в нем постоянно возрастает давление, и это учитывается манометром. Подобный прибор позволяет проводить вычисления в границах от -160 до +600 гр.

Электронные термопары

В процессе измерения такие градусники генерируют электрический ток, что дает возможность выполнить необходимые замеры температуры благодаря изменению термоэлектродвижущей силы. Рабочий диапазон в данном случае варьируется в пределах от 0 до +1800 градусов.

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.

Различия по виду шкал

После официального представления международной системы единиц была рекомендована к использованию шкала Кельвина, она никак не зависит от физических свойств рабочего вещества. В данном случае единицей измерения нагрева стал кельвин — одна из базовых единиц в СИ.

С ней тесно связана международная практическая шкала. В ней предусмотрено 11 реперных точек, которые отражают температуру фазовых нагревов некоторых чистых веществ, причем эти значения в наши дни постоянно корректируются. Единицей измерения в такой школе также является 1К.

Цельсия

Самой распространенной 100-градусная шкала, она была предложена еще в 1742 г. В данном случае за 0 принята температура таяния замороженной воды, а за 100 гр. — температура ее кипения. Каждое деление такой шкалы составляет 1/10 от разницы указанных величин.

Фаренгейта

Эта шкала принята и скорректирована в 1740 году. Она предусматривает три критические реперные точки: за 0 гр. принимается температура смеси льда, нашатыря и обычной воды, за 96 градусов — параметры тела здорового человека, в качестве реперной отметки указывается точка таяния льда — она установлена на отметке 32 градуса.

Подобная шкала измерения используется в англоязычных государствах, но в научной литературе почти не встречается.

Для перевода температуры по Цельсию в температуру по Фаренгейту можно воспользоваться формулой F = (9/5) C + 32, а чтобы перевести Фаренгейт в Цельсии, используют другое равенство – C = (5/9) (F32).

Реомюра

Очень долго в Европе пользовалась популярностью шкала Реомюра, она была введена в 1730 г. 1 градус Реомюра равняется 1/80 части промежутка между температурами таяния льда и кипения воды.

В зависимости от назначения термометры можно условно разделить на 4 категории:

Первостепенно названные модели в быту называют градусниками, и они характеризуются довольно низким рабочим диапазоном, поскольку температура любого живого человеческого тела не опускается ниже 29 гр. и не поднимается выше 42–43 гр.

В зависимости от конструкционных характеристик они могут иметь разнообразные формы и эксплуатационные особенности.

В продаже встречаются бюджетные модели электронных градусников — они высчитывают показания также долго, как стеклянные, а звукового сигнала не издают.

Бытовые для воздуха

Для измерения температурного фона в доме либо на улице нужны бытовые термометры. Чаще всего их выполняют в стеклянном варианте и наполняют ртутью либо обычным спиртом. Диапазон замеров колеблется в промежутке от -50 до +50 гр., в домашних моделях нижняя граница установлена на нулевой отметке. Подобные приборы нередко выпускаются в стильном оформлении и используются как украшение интерьера либо даже наклейка на холодильник.

Кухонные

Такие изделия незаменимы при приготовлении различных кулинарных блюд, они нужны для определения температуры одного или нескольких компонентов. Могут быть электронными, жидкостными, а также механическими. Нужны в ситуациях, когда нагрев, в соответствии с рецептурой, надо строго контролировать, допустим при изготовлении карамели.

Промышленные

Подобные модели применяются в самых разных отраслях и сферах. Это объемные приспособления, устанавливаются в трубопроводах водного и газового снабжения. Бывают механическими, инфракрасными либо электрическими. Представлены в большом многообразии размеров, конфигураций и рабочих диапазонов.

Какие приборы самые точные?

Если говорить о термометрах, измеряющих температуру человеческого тела, то, как показывает практика, самыми точными являются ртутные модели. Чуть отстают от них электронные градусники — эти образцы дают значения, сильно приближенные к реальным.

А вот инфракрасные тесты провалили – их погрешность бывает довольно существенной.

Для проведения замеров температуры воздуха и в качестве кухонных моделей с самой лучшей стороны себя показали электронные модели, в которых присутствует платина. Такие издания имеют стильный вид, понятный интерфейс и низкую погрешность. Однако и у них есть недостатки — при неправильном креплении такого градусника точность показания может быть искажена.

Так, при измерении показания на улице не стоит размещать градусник в месте, куда попадают прямые солнечные лучи. Кроме того, важно защищать их от дождя, снега и других погодных условий. Зимой на изделиях не должно образовываться наледи, градусник не должен попадать в снег.

Избегайте соприкосновения градусника с металлом.

Для измерения температуры в помещении лучше подобрать место подальше от оконной рамы и входной двери, если речь идет о частных домах, где выход производится непосредственно на улицу.

О том, какие бывают термометры, смотрите в видео.

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

Также термометры бывают:

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Механический термометр

Механические термометры бывают биметаллическими или делатометрическими (стержневые, жезловые). Принцип действия таких приборов основан на способности металлических тел расширяться при нагреве. Они отличаются высокой надежностью и точностью. Себестоимость производства механических термометров относительно низка.

Данные приборы применяются в основном в специфическом оборудовании: сигнализациях, системах автоматического контроля температуры.

Газовый термометр

Принцип действия термометра основан на тех же свойствах, что и описанных выше приборов. За исключением того, что в данном случае применяется инертный газ. По сути, такой термометр представляет собой аналог манометра, который служит для измерения давления. Газовые приборы применяются для измерения высоко- и низкотемпературных сред (диапазон составляет -271 – +1000 градусов). Они обеспечивают относительно низкую точность, из-за чего от них отказываются при лабораторных измерениях.

Электронный термометр

Его еще называют термометр сопротивления. Принцип действия этого прибора основан на изменение свойств полупроводника, встроенного в конструкцию устройства, при повышении или понижении температуры. Зависимость у обоих показателей линейная. То есть, при повышении температуры растет сопротивление полупроводника, и наоборот. Уровень последнего напрямую зависит от типа металла, использованного при изготовлении прибора: платина «работает» при -200 – +750 градусов, медь при -50 – +180 градусов. Электрические термометры используются редко, так как при производстве очень сложно градуировать шкалу.

Инфракрасный термометр

Также известен как пирометр. Он представляет собой бесконтактный прибор. Пирометр работает с температурами от -100 до +1000 градусов. Его принцип действия основан на измерении абсолютного значения энергии, которую излучает конкретный объект. Максимальная дальность, на которой термометр способен оценивать показатели температуры, зависит от его оптической разрешения, типа прицельного устройства и других параметров. Пирометры отличаются повышенной безопасностью и точностью измерения.

Термоэлектрический термометр

Действие термоэлектрического термометра основано на эффекте Зеебека, посредством которого оценивается разница потенциалов при контакте двух полупроводников, в результате чего образуется электрический ток. Температурный диапазон измерений составляет -100 – +2000 грудусов.

Термометр — это устройство, применяемое для измерения температуры. Его название произошло от двух греческих слов: «тепло» и «измеряю». Прибор позволяет фиксировать температуру разных сред: газов, жидкостей и твердых тел.

Все существующие термометры можно разделить на:

О каждом виде термометров и пойдет речь в статье. Но сначала об истории создания и о тех, кто создавал первые измерительные устройства.

История создания термометра

Считается, что первым человеком, который изготовил термометр, был итальянский физик эпохи Возрождения — Галилео Галилей. Хотя прямых доказательств этого нет. Однако об этом свидетельствовали последователи ученого, которые даже назвали год этого изобретения — 1597. Название у прародителя термометра было «термобароскоп» или «термоскоп».

Идея создания термоскопа пришла Галилею после изучения трудов греческого математика, жившего в I в.н.э, Герона Александрийского. Изначальным замыслом не предусматривалось измерение температуры. Устройство использовалось, чтобы демонстрировать подъем воды в зависимости от нагревания воздуха.

Термоскоп изготавливался из стеклянной трубки, полой, с одной стороны, и с припаянным шариком, с другой. Работало устройство следующим образом:

Измерить термоскопом температуру было невозможно. Он не был градуирован, да и уровень подъема воды зависел не только от степени нагрева воздуха, но и от окружающего давления. Почти через 60 лет после смерти Галилея (в 1657 году) его термоскоп усовершенствовали ученые из Флоренции.

Термоскопу добавили шкалу-бусины и герметично запаяли трубку, удалив из нее воздух, залив внутрь спирт и перевернув. До того, как стали использовать винный спирт, трубки лопались при замерзании воды. То, что именно спирт позволит сохранить целостность колбы при отрицательных температурах, предположил Фердинанд II — тосканский герцог. С 1654 года мастера стали заливать в термоскопы алкоголь.

Сосуд стал не нужен для работы прибора, поэтому от него избавились. В зависимости от температуры воздуха, бусины поднимались или опускались. А в качестве исходных точек для измерения использовали отметки, сделанные в самый жаркий и самый холодный дни года.

Наряду с Галилеем, первенство в создании устройств, которые фиксировали изменения температуры окружающего воздуха приписывают:

Хотя де Косс был лично знаком с Галилеем, поэтому мог увидеть его изобретение. Устройства других исследователей тоже были созданы по принципу термоскопа и зависели от температуры, так же, как и от атмосферного давления.

Впервые жидкостный термометр был описан флорентийцами в 1667 году. Сохранилось описание процедуры изготовления стеклянных колб стеклодувами. Этих мастеров называли «Confia». Несколько экземпляров флорентийских термометров можно и сегодня увидеть в музее Галилея. Эти устройства довольно большие по своим размерам и не отличаются точностью показаний. Хотя самые опытные мастера уже тогда умели так наносить шкалу градусов, что их термоскопы показывали одинаковую температуру. Измерить ими, что то еще, кроме температуры воздуха, было невозможно.

Следующим ученым, внесшим вклад в эволюцию термометра, стал французский ученый Гийом Амонтон, живший в 1663–1705 гг. Он стал измерять степень увеличения упругости воздуха, а не его расширение. Свои опыты Амонтон проводил, используя открытую трубу, изогнутую к нижней части и переходящую в замкнутую круглую полость. Подливая в трубку ртуть, ученый фиксировал изменения объема воздуха в зависимости от температуры.

Амонтон избрал для двух постоянных точек температуру современного абсолютного нуля, когда воздух полностью теряет упругость, и температуру кипения воды. Из-за того, что состояние ртути и воздуха в устройстве зависело от атмосферного давления, о чем Амонтон не знал, его «абсолютный нуль», наступал при температуре -239.5 °С, а не при минус 273.15 °С.

Второй термометр Амонтона был герметичен и независим от окружающего давления. Его устройство включало в себя коленчатую трубку с раствором углекислого калия и нефтью, которая заканчивалась резервуаром с воздухом. Но этому сифонному барометру было еще очень далеко до совершенства современных термометров.

Тем, как выглядит современный термометр мы обязаны германскому ученому 18 века Габриэлю Фаренгейту. Начав с заполнения трубок спиртом, позднее он стал заполнять их ртутью. Фаренгейт установил ноль своей шкалы на отметке температуры смеси поваренной соли или нашатыря со снегом. Сделав градуирование, Фаренгейт установил, что вода начинает кипеть при 212⁰, а замерзает при 32⁰. Температура человеческого тела, при помещении термометра под мышку, составила 96⁰.

Метеоролог из Швеции Андерс Цельсий поставил точки кипения воды и таяния льда совсем не так, как это выглядит на современных градусниках. По его шкале вода закипала при 0⁰, тогда как лед начинал таять при 100⁰. Последователям оставалось лишь перевернуть шкалу, чтобы она приняла сегодняшний вид. Сделали это шведские ученые Карл Линней и Мортен Штремер. Кроме изобретения своей шкалы, Цельсий предсказал, что температура кипения воды может отличаться в зависимости от расположения местности относительно уровня моря. Зная этот уровень предполагалось проводить калибровку измерительных приборов.

Бытует мнение, что шкала должна называться именем Штремера и носит имя Цельсия из-за ошибки, допущенной химиком Иоганном Якобом в своей научной работе.

Еще одним человеком, оставившим след в истории создания измеряющего температуру устройства, является француз Рене Антуан Реомюр. Его работы стали причиной появления шкалы, градуированной в 80⁰. Несмотря на большой вклад в науку, прибор Реомюра не получил распространения и стал своеобразным шагом назад по сравнению с устройствами Фаренгейта. Фаренгейт и Реомюр стали последними, кто самостоятельно изготавливали свои термометры. После них этим стали заниматься ремесленники, зарабатывавшие на продажах устройств измерения температуры.

То, что можно создать шкалу, начальная точка которой не зависит от свойств материалов, используемых в термометре, было доказано в середине 19-го века. Это сделал английский лорд и физик Кельвин. Именно по «шкале Кельвина» таким началом служит абсолютный нуль, равный -273.15 ⁰С. Именно при такой температуре молекулы прекращают свое тепловое движение и охладить вещество еще больше становится невозможно.

Виды термометров

Как уже говорилось, все термометры можно классифицировать в зависимости от устройства и принципа работы на жидкостные, механические, газовые, оптические, электронные.

В принцип действия жидкостных термометров, как это понятно из их названия, заложено изменение объема жидкости, заполняющей столбик устройства, при понижении или повышении окружающей температуры. В качестве жидкости, чаще всего, используется ртуть или спирт. Кроме спиртов и ртути, применяют также:

Наиболее характерным жидкостным термометром является обычный градусник для измерения температуры тела. Подобные устройства можно встретить у многих людей, которым интересна температура в комнатах или в других помещениях, например, в сауне. Используются они и для термометрии на открытом воздухе.

В связи с тем, что ртуть представляет опасность для здоровья, ее использование постепенно подпадает под запрет. Сейчас в термометрах начинают использовать другие жидкие металлы и их сплавы, например, галистан, в в состав которого входят:

Такой наполнитель идеально подходит для замеров тел с высокой температурой. На замену ртутным градусникам все чаще приходят другие типы устройств, в том числе механические и электронные.

Такие термометры используют в качестве индикатора стрелку, закрепленную на спиральной пружине или биметаллической ленте. В зависимости от температуры пружина скручивается или разжимается, и стрелка движется вдоль шкалы с градусами. Такие градусники не отличаются точностью показаний и используются обычно в быту, когда максимальная точность не особо важна.

Следующей разновидностью являются газовые приборы.

Устройства, использующие для определения температуры газов, основаны на принципе, изложенном в законе Шарля. В соответствии с ним в газах, остающихся в одном объеме, повышается давление при их нагревании. И, наоборот, давление газообразного вещества снижается, если оно остывает.

Исходя из установленной пропорции и замеряя повышение или понижение давления идеального газа, можно определить температуру измеряемой среды или вещества. Наиболее точные показания выдает термометр, где рабочим веществом является водород или гелий.

Пожалуй, одними из самых востребованных на сегодня устройств измерения температуры являются оптические термометры. Они позволяют делать замеры на расстоянии, не соприкасаясь с телом или предметом измерения.

К такому виду относятся инфракрасные термометры, применяемые в медицине. Они улавливают тепловые, инфракрасные, лучи и, после их электронной обработки, выдают на дисплей температурный показатель. Своим принципом работы такие устройства схожи с тепловизорами, но отличаются более высокой точностью.

Еще одним поводом к тому, что такие приборы становятся все более востребованными, стал запрет на ртутные градусники. Уже с 2030 года в нашей стране будет запрещено использовать устройства для измерения температуры с ртутью в качестве рабочего вещества.

Электронные термометры показывают температуру, оценивая изменение электрической сопротивляемости проводника, которая зависит от степени его нагрева. В более широкодиапазонных устройствах применяется термопара.

При этом учитывается разность потенциалов на контактах металлических проводников с отличающейся электроотрицательностью. Контактная разность меняется в зависимости от окружающей температуры. Самыми точными устройствами признаны те, в которых используется платиновая проволока или керамика с платиновым напылением.

Кроме приведенных устройств выделяют еще технические термометры, а также приборы для фиксации максимальной и минимальной температуры.

Технические термометры

Технические термометры нашли свое применение в различных сферах промышленности, начиная с сельскохозяйственной и заканчивая тяжелым машиностроением.

Среди них выделяют:

В зависимости от способа фиксации показателей, приборы измерения температуры могут классифицироваться как:

Примером максимального термометра служит градусник для измерения температуры тела. После того, как ртуть или жидкость поднимается по шкале, она остается на максимальном уровне, а не опускается вниз. Минимальные устройства фиксируются на минимуме температуры. Нефиксируемые изменяют свои показания в зависимости от интенсивности прогрева или остывания среды измерения.