На чем основан принцип действия термометра

Термометр это произведенное для измерений оборудование, с учетом от типа исполнения прибор выводит показатели среды. Допускается снятие показаний как с воздуха, так и жидкости, газов и так далее. Устройство появилось благодаря Галилео Галилею, но его вариант термометра имел большие отличия от современных приборов. Более современный аналог был изобретен спустя 200 с лишним лет, благодаря работе физика из Швеции Цельсия. Именно он создал шкалу делений от 1 до 100, поэтому в его честь температура измеряется в градусах Цельсия. Разберемся, на чем основан принцип действия термометра.

Как работают термометры?

На чем основано действие термометра? Все жидкостные термометры действуют благодаря тепловому воздействию определенных видов жидких сред: спиртовой состав, ртуть или другие. Практически каждому знакомы градусники, ориентированные на измерения температуры человека или воздуха, однако оборудование может охватывать больший диапазон измерений: от -200 до +650°С.

Основные элементы термометра:

• резервуар из стекла шаровой, цилиндрической или иной формы с припаянным капилляром,
• шкала, размещенная в одном направлении с капилляром. Делится по °С,
• жидкость, заполняющая капилляр и всю емкость.

В процессе измерения объем жидкости меняется – температура растет, столбик в пределах шкалы поднимается. Распространенный вопрос: для чего нужен термометр? Он необходим для получения точных показателей температуры. Шкала наносится на саму поверхность толстостенных капилляров. В других вариациях исполнения нанесение выполняется на пластинку, которая стоит внутри стеклянной оболочки. Это термометры с вложенной шкалой, также возможно закрепление шкалы к прикладной пластинке, к ней крепится капилляр.

Что такое термометрия?

Понятие довольно часто используется, термометрия это определение методов, которые могут использоваться с целью измерения температуры, среди прочего это температура тела человека. Обозначение зависит от страны, у нас пользуются шкалой Цельсия, в Великобритании, США все еще используют шкалу Фаренгейта. Поэтому на вопрос: термометрия что это?

Можно ответить, что это совокупность методов, которые основаны на передаче тепла бесконтактно или контактным путем и используются для определения температуры. Если измерения бесконтактные, передача тепла обеспечивается через среду, обычно это воздух. Есть разные виды градусников, в медицинской практике в основном используются данные контактной температуры. Такой метод более надежен, поскольку передача идет от тела к прибору.

Как работают термометры, отличия различных моделей

Оборудование известно более четырех сотен лет, однако все еще вносятся корректировки, в результате чего создаются инновационные виды термометров. Они функционируют на основе реакций, не используемых ранее.

Основные виды:

1. Жидкостные. Стандартные градусники реагируют на изменение температуры расширением жидкости. Измерение температуры представляет собой процесс сжатия содержимого от холода и его расширение при повышении показателей. Температура определяется по шкале с учетом расположения жидкости. Обычно погрешность в пределах 0,1 градуса. Минусом является риск повреждения от удара и падения.
2. Газовые. Рабочий принцип аналогичен жидкостным, однако внутри колбы находится инертный газ. Использование газа позволяет охватить больший перечень показателей. Термометры покажут данные в пределах от +271 до + 1000 градусов. Обычно их применяют с целью измерения показаний для горячих веществ.
3. Электрические. Их действие базируется на изменениях показателей сопротивления установленного проводящего элемента при разной температуре. Увеличивается прогрев металла, что отражается в его сопротивляемости при перемещении тока. Возможности электрических приборов зависят от выбранного металла. Дорогие модели с платиной показывают данные от -200 до +750 градусов, доступные приборы делают из меди (от -50 до +180 градусов).
4. Механические. Для получения данных они учитывают деформации спирали из металла, их дополняют стрелкой, поэтому есть сходство со стрелочными часами. Отличаются прочностью и могут размещаться на панелях приборов.
5. Волоконно-оптические. Какие бывают термометры с высокой чувствительностью? Эта категория оборудования имеет отклонения до 0,1 градуса и измеряет показатели до +400 градусов. Для работы используется натянутое оптоволокно, оно реагирует на изменения сжатием или расширением. Поскольку сквозь него проходит луч света, выполняется его преломление и фиксация оптическим датчиком. Он сопоставляет преломление и температуру среды.
6. Термоэлектрические. Оснащены 2 проводниками для физического измерения температуры (эффект Зеебека). Точность высокая – 0,01 градуса, а диапазон от -100 до +2500 градусов. Актуальны при необходимости получения высоких показателей, чаще от 1000 градусов.
7. Инфракрасные. Эта категория оборудования изобретена недавно и обеспечивает диапазон от +100 до +3000 градусов. Обеспечена возможность измерений без контакта со средой. Оборудование направляет инфракрасный луч на измеряемую поверхность, отражая показатели на экране. Недочетом этой категории устройств является отсутствие предельной точности, поэтому возможны ошибки на несколько градусов. Используются для проверки нагрева заготовок из металла, корпуса двигателей и так далее. Также они могут вывести показатели открытого пламени.

Какие приборы существуют?

Ассортимент термометров необходим, поскольку их подбирают с учетом назначения:

• медицинские. Также их называют термометрами, прибор для измерения температуры тела имеет небольшой диапазон. Укажет показатели от +29,5 до +42 градусов. Бывают ушные, в виде кнопки, в виде соски, цифровые и стандартные – из стекла. Ртутные дают точные показатели, но их нужно держать 5-10 минут. Цифровые выводят данные на экран, требуют около 30-60 секунд на измерения. Соски и кнопки используются для детей,
• бытовые. Чем измеряют температуру воздуха? Бытовые градусники измеряют показатели в помещениях и на улице. При стеклянной оболочке используется ртуть или спирт. Домашние отражают данные от +0 до +50, личные от -50 до +50,
• промышленные. Чаще всего это оснащенные устройства механической категории, для указания на шкалу используется стрелка. Нужны для получения показателей в системах, например, водных или газовых магистралях. Отличаются показателями, размерами, исполнением,
• кухонные. Измеряют показатели пищевых продуктов, делятся на жидкостные, механические и электрические.

Особенности применения

Каждый вид приборов ориентирован на определенные условия. Для получения данных по температуре помещений достаточно контакта с воздухом, а при снятии показаний человеческого тела стандартные термометры располагаются в подмышечной впадине. Жидкостные термометры погружаются в среду на время измерений.

Изделия в виде сосок позволяют с удобством замерить температуру у малышей, пустышка дается ребенку. Она должна находиться в ротовой полости примерно 3-5 минут. Предусматривается подача сигнала, например мелодии. Погрешность равна 0,1 градуса, но ребенок должен быть в спокойном состоянии. Если он будет дышать ртом или плакать, точность будет намного хуже.

Инфракрасные изделия ушного исполнения считывают показатели из барабанной перепонки, результат выводится 2-4 секунды спустя. Для работы нужны батарейки, данные показаны на специальном экране. С целью облегчения размещения в слуховом проходе дополняются подсветкой. Актуальны после трех лет, поскольку у малышей слишком узкий ушной проход.

Инфракрасные модели для измерений в области лба нужно прикладывать к коже, их работа ничем не отличается от ушных. Могут работать без контакта – на удалении 2,5 см от кожи. Цифровой результат выводится в течение нескольких секунд.

Итоги

Измерение температурных показателей имеет большое значение, термометры позволяют установить отклонение от нормы и скорректировать лечение. Градусники для воздушной среды или бытовые модели используются повсеместно. Остальные приборы более специфичны и могут использоваться в производственных условиях, для контроля за оборудованием, получения измерений воды, газа и так далее. Отличаться может принцип работы, оформление, материалы, шкала, однако все виды градусников используются с одной целью – измерение температуры.