Термометры – измерительные приборы, предназначенные для контроля температуры различных объектов и сред. С их помощью можно определять температуру воздуха, воды, человеческого тела, почвы, технических жидкостей и других веществ. Полученные данные позволяют контролировать тепловые процессы, происходящие в природе, промышленности, научных исследованиях и в повседневной жизни человека.
Температура представляет собой физическую величину, отражающую уровень теплового состояния тела. Основная задача термометра состоит в том, чтобы фиксировать изменение температуры и отображать полученные значения по измерительной шкале. Наиболее распространённой является шкала Цельсия, однако в ряде стран применяется шкала Фаренгейта, а в научных исследованиях может использоваться шкала Кельвина.
Принцип работы термометров основан на том, что при изменении температуры физические свойства различных веществ также изменяются. В зависимости от конструкции прибора могут использоваться разные физические явления. Например, в жидкостных используется свойство жидкостей расширяться при нагревании. В электронных приборах измерение основано на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента. В инфракрасных температура определяется по интенсивности теплового излучения объекта.
Благодаря разнообразию конструкций термометры нашли широкое применение в самых разных областях деятельности человека. Они используются в метеорологии для наблюдения за температурой воздуха, в медицине для контроля температуры тела человека, в промышленности — для регулирования технологических процессов, а также в бытовых условиях для измерения температуры воды, пищи или окружающей среды.
История возникновения термометра
История создания приборов для измерения температуры началась в начале XVII века. Одним из первых устройств, позволивших наблюдать изменение температуры, стал термоскоп. Считается, что около 1592 года подобный прибор разработал итальянский учёный Галилео Галилей. Термоскоп не имел градуированной шкалы и не позволял определить точное значение температуры. Его основная функция заключалась в том, чтобы показывать изменение теплового состояния воздуха — становится ли он теплее или холоднее.
Со временем приборы для измерения температуры постепенно совершенствовались. Учёные начали добавлять измерительные шкалы, что позволило получать более точные результаты. Кроме того, в конструкции стали применять жидкости, которые заметно изменяют объём при нагревании, например, спирт или воду. Это позволило значительно повысить точность измерений.
Значительный вклад в развитие измерения температуры внёс немецкий физик Даниэль Габриэль Фаренгейт. В 1714 году он создал один из первых точных ртутных термометров. В отличие от воды и спирта, ртуть обладает рядом преимуществ: она равномерно расширяется при нагревании, имеет сравнительно низкую температуру замерзания и хорошо видна внутри стеклянной трубки. Кроме того, Фаренгейт разработал собственную температурную шкалу. Благодаря высокой точности ртутные термометры Фаренгейта получили широкое распространение среди европейских учёных.
Позднее, в 1742 году, шведский астроном Андерс Цельсий предложил другую температурную шкалу. Она основывалась на двух естественных физических точках: температуре замерзания и кипения воды. В современной системе 0 °C соответствует температуре замерзания воды, а 100 °C — температуре её кипения. Интервал между этими значениями был разделён на сто равных частей, что сделало шкалу удобной для научных расчётов и практического применения. В дальнейшем шкала Цельсия стала широко использоваться во всём мире и в настоящее время считается международным стандартом измерения температуры.
Виды термометров
Термометры можно разделить на несколько видов в зависимости от принципа действия, назначения, способа получения результата и измеряемой среде. При этом прибор должен соответствовать своим задачам. Каждый тип используется в зависимости от того, где и насколько точно нужно измерить температуру.
По принципу действия
В зависимости от физического явления, на котором основана работа прибора:
- жидкостные — работают за счёт расширения жидкости;
- биметаллические — основаны на деформации двух металлов при нагревании;
- электронные — измеряют изменение электрического сопротивления датчика;
- инфракрасные — определяют температуру по тепловому излучению объекта.
По назначению
В зависимости от области использования:
- медицинские — для измерения температуры тела человека;
- метеорологические — для измерения температуры воздуха или почвы;
- лабораторные — применяются в лабораторных исследованиях;
- промышленные — используются в технике и производстве;
- нефтяные – для исследования и контроля процессов нефтепереработки;
Специальные –для контроля температуры в оборудовании специального назначения.
По измеряемой среде
По тому, температуру какого объекта измеряет прибор:
- для воздуха;
- для жидкостей;
- для твёрдых тел и поверхностей;
- универсальные.
По способу получения результата
По тому, как отображается температура:
- шкальные — результат читается по шкале;
- цифровые — температура отображается на электронном дисплее;
- стрелочные – результат указывает стрелка на шкале.
Далее мы рассмотрим термометры, которые широко используются в различных отраслях промышленности и науки.
Лабораторные термометры
Лабораторные термометры - термометры, предназначенные для точного измерения температуры в лабораторных условиях при проведении научных исследований, химических реакций и различных экспериментов.
Их отличие от бытовых и медицинских состоит в том, что они имеют высокую точность измерений, рассчитаны на широкий диапазон температур, устойчивы к воздействию химических веществ, обычно изготавливаются из прочного лабораторного стекла. Лабораторные термометры могут быть полного или неполного погружения. В таких приборах используется вложенная шкальная пластина, а для предотвращения разрушений при перегреве в верхней части имеется запасной резервуар.
Его основными частями являются:
- резервуар — нижняя часть, где находится термометрическая жидкость. В качестве рабочей жидкости используют ртуть, галистан или органическую термометрическую жидкость;
- капиллярная трубка — тонкая стеклянная трубка, по которой поднимается жидкость;
- шкала — деления, показывающие температуру;
- стеклянный корпус, защищающий прибор.
Их работа основана на расширении жидкости при нагревании. Когда температура повышается, жидкость в резервуаре расширяется и поднимается по капиллярной трубке, показывая значение температуры на шкале. Ртутные применяются для точных измерений при высоких температурах, спиртовые — используются при низких температурах.
Таким образом, лабораторный термометр обеспечивает точный контроль температуры в научных экспериментах и исследованиях. Он может использоваться, например, в химических лабораториях, в физических исследованиях, в биологических экспериментах и в учебных лабораторных работах.
Технические термометры
Технические термометры - термометры, предназначенные для контроля температуры производственных процессах и индустриальных объектах (трубопроводах, сосудах, установках).
Они отличаются прочной конструкцией, устойчивостью к механическим повреждениям, а также способностью работать в сложных условиях (высокое давление, вибрации, агрессивная среда).
Среди них широкое распространение получили жидкостные термометры. С точки зрения конструктивных особенностей такие устройства представляют собой цилиндрическую трубку с вложенной шкальной пластиной либо стеклянной, либо из картона. Нижняя часть может быть угловой (угол составляет 90°). Длина нижней части определяется от дна резервуара до вертикальной оси прибора. Конфигурация может быть полного и неполного погружения. Глубина погружения соответствует длине нижней части термометра. В качестве рабочей жидкости используется ртуть и термометрическая органическая жидкость. Они применяются для измерения температуры в системах отопления, котлах и резервуарах.
Другим видом технических термометров являются биметаллические. Они работают за счёт изгиба биметаллической пластины при изменении температуры. Обычно имеют круглый корпус со стрелкой и шкалой.
Принцип действия газовых термометров основан на изменении давления газа или жидкости при изменении температуры. Газ помещается в герметичный сосуд (баллон), соединённый с измерительной системой. При нагревании: газ расширяется или увеличивается его давление. Эти изменения фиксируются прибором и позволяют определить температуру.
Термометры для нефтепродуктов
Термометры для нефтепродуктов - термометры для контроля температуры при проведении анализа качества нефти и различных нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива, масел и др.) при их хранении, транспортировке и лабораторных исследованиях.
К их основным особенностям относят: высокую точность измерений; устойчивость к химическому воздействию нефтепродуктов; удлинённую форму для измерений в резервуарах и пробах; наличие специальной шкалы, рассчитанной на нужный диапазон температур.
Основными конструктивными элементами являются: резервуар (баллон) с рабочей жидкостью, капиллярная стеклянная трубка, градуированная шкала для определения температуры, стеклянный корпус, защищающий прибор. В качестве рабочей жидкости часто используют ртуть, толуол, органическую термометрическую жидкость.
Существуют модели для определения температуры:
- вспышки в закрытом тигле;
- при определении условной вязкости;
- при испытании нефтепродуктов на застывание и помутнение;
- при определении плотности нефтепродуктов;
- плотности;
- анилиновой точки;
- плавления парафинов и др.
У некоторых моделей в нижней части, над резервуаром, на корпусе располагается металлическая гильза для ограничения глубины погружения термометра. Также для предотвращения разрушения прибора при перегреве имеется запасной резервуар.
Метеорологические термометры
Метеорологические термометры - термометры, предназначенные для определения температуры воздуха и окружающей среды при проведении метеорологических наблюдений. Они используются на метеостанциях, в климатических исследованиях и для наблюдения за погодными условиями. Их применение играет большую роль в сельском хозяйстве.
Они имеют ряд особенностей: высокая точность измерений; способность измерять широкий диапазон температур; размещение в специальных защитных будках (метеобудках), чтобы исключить влияние солнца, осадков и ветра; использование термометрических жидкостей, устойчивых к низким температурам (этиловый спирт и ртуть).
Среди метеорологических термометров можно выделить следующие виды:
- Обычный (сухой) - используется для измерения текущей температуры воздуха.
- Максимальный - показывает самую высокую температуру, достигнутую за определённый период времени.
- Минимальный - показывает самую низкую температуру за определённый промежуток времени.
- Максимально-минимальный - позволяет одновременно фиксировать максимальную и минимальную температуру воздуха.
- Коленчатый (Савинова) предназначен для измерения температуры слоев почвы. Нижняя часть заполнена ватой, а конец с резервуаром загнут под углом 135°. Глубина погружения в измеряемую среду равна длине нижней его части.
- Для определения температуры поверхности почвы. При измерениях прибор располагают в пограничном слое воздух-земля.
- Пращевой - для измерения температуры воздуха в походной обстановке путем вращения прибора на шнурке.
Промышленные термометры
Промышленные термометры - термометры для измерения температуры в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Они отличаются надежной конструкцией и устойчивы к высоким температурам, давлению и вибрации.
С их помощью измеряют температуру при вулканизации резиновых изделий, температуру спирта, температуру воздуха в аэродромной службе, а также в холодильных промышленных установках.
Специальные термометры
Специальные термометры - термометры для измерения температуры в промышленных установках специального назначения, а также различных сред в лабораторных и полевых условиях.
Например, к ним можно отнести приборы для измерения температуры газа в газоанализаторах или для определения температуры воздуха в воздушной магистрали, температуры электролита в аккумуляторах и др.
Электронные термометры
Электронные термометры - термометры для измерения температуры, работа которых основана на изменении электрических свойств датчика при изменении температуры, которые преобразуются в цифровые показатели на дисплее. Одновременно с этим микропроцессор обрабатывает данные и транслирует результат измерений на экране.
Преимущества:
Быстрое получение результата — в течение нескольких секунд
Широкий диапазон измерений — диапазон от -50 до +200°С
Высокая точность измерений — до 0,02°С
Удобство, компактность и безопасность —не содержат жидкостей, их корпуса выполнены из пластика, а датчики — из нержавеющей стали или титана.
Основные функциональные узлы электронного термометра:
Температурный датчик: в качестве чувствительного элемента обычно применяют платиновые термосопротивления Pt100 или Pt1000, термопары типа К или термисторы (NTC-датчики). Датчики могут быть выполнены из нержавеющей стали, титана или иметь фторопластовое покрытие для работы в различных средах. Термодатчики могут подключаться к электронному блоку напрямую или через кабель-удлинитель и могут быть отсоединяемыми, складными или фиксированными.
Электронный блок: отвечает за преобразование аналогового сигнала термодатчика в цифровой, обработку и сохранение полученных данных, передачу на ПК или смартфон и т.д.
Они нашли широкое свое применение практически во всех областях науки и отраслях промышленности.
Логгеры температуры
Логгеры температуры — частный случай цифровых термометров. Такие приборы предназначены для контроля условий хранения и транспортировки товаров, чувствительных к температурному режиму (например, вакцины и лекарственные препараты, химические реактивы, продукты питания и т.п.). Логгеры температуры обладают большим объемом памяти для записи результатов измерений, настраиваемым временем и частотой записи. Логгеры температуры подключаются к ПК для передачи протоколов в виде файлов, а также для настройки параметров.
Инфракрасные термометры (пирометры)
Инфракрасные термометры (пирометры) — термометры для бесконтактного измерения температуры. Их принцип действия основан на измерении мощности инфракрасного излучения тела. Пирометры применяются в тех случаях, когда контакт с измеряемым объектом затруднен — объект движется или вращается, находится под напряжением, имеет высокую температуру или расположен в труднодоступном месте.
С помощью пирометра возможно практически мгновенно измерить температуру объекта, однако, в отличие от контактных измерений, результаты будут менее точными. Следует также учитывать коэффициент излучения материала измеряемого объекта и расстояние до точки измерений. Современные модели пирометров снабжены функцией настройки коэффициента излучения и лазерными указателями для визуализации области.
Производители термометров
АО «Термоприбор» (Клин) - это промышленная компания, занимающаяся разработкой и производством приборов для измерения температуры, прежде всего различных видов термометров. Один из крупнейших производителей жидкостных стеклянных в России.
Термэкс (Томск) занимается разработкой и производством лабораторного оборудования и измерительных приборов, в том числе электронных термометров.
Hanna Instuments - международная компания, занимающаяся разработкой и производством электроаналитических приборов, которые используются в лабораториях, промышленности, сельском хозяйстве и для контроля качества воды.
Testo (Германия) - один из крупнейших мировых производителей измерительного оборудования. предлагает контактные цифровые термометры, пирометры и логгеры данных.
Вы можете купить термометры в Москве в компании Лабтех по наименьшей цене.
