Работа такого устройства основывается на явлении изменения объема жидкости, заполняющей термометр, в зависимости от температуры. Термометры чаще всего используют такие жидкости как ртуть или спирт, которые чутко реагируют на малейшие изменения температуры в окружающей среде.
Выбираем термометр Статья
Термометр представляет собой устройство, предназначенное для измерения температуры как окружающей среды, так и различных поверхностей. В повседневной жизни мы часто слышим слово «градусник», однако это термин, который используется в разговорной речи и не является официальным. В современных условиях существование разнообразных типов термометров объясняется потребностью в различных точностях и принципах работы, которые подходили бы под разные ситуации. Например, для измерения температуры в пределах нескольких градусов, например, температуры отдельных атомов, требуется один тип термометра, тогда как для определения температуры окружающей среды, колеблющейся в десятках градусов, может быть использован другой. И, конечно же, для применений, таких как измерение температуры в духовых шкафах, у нас на повестке вообще сотни градусов. Исходя из этого, один и тот же термометр не сможет эффективно решить все три задачи, и для каждой из них хотят разные устройства.
На практике выбор термометра продиктован довольно простыми факторами, хотя в редких случаях, когда речь идет о специфическом использовании, могут возникать трудности. Но, как правило, выбирая термометр, следует опираться на его назначение, это значительно упрощает задачу. Тем не менее, даже при выборе прибора для конкретной цели вы можете столкнуться с множеством представленных сегодня различных моделей различных типов. И зачастую не так просто понять, какой из них будет наилучшим выбором. Поэтому мы решили написать эту статью, чтобы подробно рассмотреть все аспекты, касающиеся выбора термометра. Существуют различные классификации термометров, но мы сосредоточим внимание на двух наиболее распространенных категориях: принципе действия и материале, из которого изготовлено само устройство. Разобравшись в различиях между этими группами, вы сможете выбрать термометр, который не только обеспечит необходимую точность измерения, но и окажется приемлемым по цене. Не всегда необходимо приобретать относительно дорогие модели.
Классификация термометров по материалу
Когда речь заходит о «классификации термометров по материалу», мы имеем в виду не материалы изготовления корпуса, а вещества, которые используются для измерения температуры. В этом аспекте также можно выделить несколько категорий, каждая из которых имеет свои особенности и характеристики, о которых крайне важно знать.
Жидкостные
Жидкостные термометры считаются самым древним типом данных устройств. Их работа основана на принципе, согласно которому при изменении температуры изменяется объем жидкости, находящейся внутри термометра. Примером такого термометра служит ртутный термометр, однако в качестве наполнителей могут использоваться и другие жидкости. Важно отметить, что с 2020 года производство ртутных термометров приостанавливается во многих странах в связи с токсичностью ртути, что связано с Минаматской конвенцией — международным соглашением, направленным на защиту здоровья человека и окружающей среды от вредного воздействия ртути. Несмотря на это, жидкостные термометры продолжают массово использоваться благодаря своим достоинствам.
Конструкция таких термометров довольно проста, что можно считать их первым преимуществом. Простота не всегда означает низкую цену, так как стоимость зависит от используемых материалов. Но одно из самых значительных достоинств — это возможность выбора подходящей жидкости для различных диапазонов температур. Например, для измерения высоких температур часто используют галлий. Точность измерений таких термометров достаточно высока, но стоит учитывать диапазон измерения: чем он шире, тем выше погрешность. Это особенно заметно при вспомогательных измерениях; к примеру, если вспомнить наши ранние примеры, то несущественными окажутся вариации в пять или даже десять градусов в духовой печи. Однако, когда речь идет о термометрии для человека, требуемая точность будет значительно выше — не менее одной десятой градуса.
Несмотря на свои преимущества, жидкостные термометры имеют и недостатки. Одно из самых очевидных рисков касается безопасности жидкости, о чем уже упоминалось, когда речь шла о ртути. Но и другие используемые жидкости могут быть токсичными, хотя в некоторой степени их опасность может быть ниже. Также следует помнить, что такие термометры в большинстве случаев имеют стеклянные корпуса, которые делают их более уязвимыми к механическим повреждениям. Кроме того, жидкостные термометры не подходят для измерения экстремально высоких или низких температур, а также неэффективны там, где необходима высокая точность в широком температурном диапазоне (например, в духовых шкафах). Их реакция на изменения температуры зачастую занимает определенное время, что может восприниматься как недостаток. Тем не менее, жидкостные термометры все ещё находят применение и будут использоваться, поскольку они просты и доступны по цене.
Механические
Механические термометры, как и жидкостные, функционируют с использованием физических изменений, но вместо жидкости в них используется биметаллическая лента или закрученная металлливая катушка. Механические термометры, которые обычно используют в духовках, представляют собой аналогичные механизмы с циферблатом и стрелочным индикатором, напоминающие обычные часы. Главные преимущества таких термометров заключаются в их невысокой стоимости и замечательной надежности. Их гораздо сложнее повредить по сравнению с жидкостными термометрами, и в случае повреждения опасность для здоровья минимальна.
Тем не менее, механические термометры не лишены недостатков. Во-первых, они характеризуются относительно медленным временем реакции, что может зависеть от характеристик используемого металла. Второй аспект — это точность измерений, которая также имеет свои ограничения. При широком диапазоне измерений точность может снижаться, что связано с конструктивными особенностями каждого устройства. Кроме того, определённые механические термометры могут иметь гибкие пределы, в пределах которых они будут функционировать должным образом.
Классификация по принципу действия
Теперь обратим внимание на классификацию термометров по принципу их действия. Существует несколько главных групп, каждая из которых отличается по функциональности.
Контактные
Контактные термометры — это классические устройства, которые включают как жидкостные, так и механические термометры. Для их работы необходимо прямое соприкосновение с объектом или средой, температуру которых они измеряют. Такое измерение имеет определенные ограничения использования, например, в том, что трудно измерить температуру различных поверхностей, поскольку она может зависеть от температуры воздуха вокруг.
Бесконтактные
Бесконтактные термометры — это современные устройства, к которым можно отнести инфракрасные термометры. Их работа может основываться на различных принципах, но главное их преимущество состоит в том, что они не требуют непосредственного контакта с измеряемой поверхностью. Расширяя эту тему, стоит отметить и радиационные термометры, которые могли бы также фигурировать в предыдущем разделе; однако из-за их специфического применения, чаще всего в промышленных условиях, мы остановимся только на инфракрасных. Эти устройства могут определять температуру до шести тысяч градусов Цельсия, что, конечно, не воспримется в домашнем использовании и не является необходимым в большинстве отраслей промышленности.
Манометрические
Манометрические термометры, также известные как газовые термометры, создают зависимость между изменением давления газа и температурой среды. В таком устройстве имеется термобаллон, который подключен к манометру, и по изменению давления в газе можно определить показания температуры. Однако необходимо отметить, что их область применения довольно ограничена, поэтому мы не будем углубляться в детали этого типа термометра.
Сопротивления
Термометры сопротивления работают на основе измерения электрического сопротивления определенного рабочего вещества. Это электрические термометры, которые были подробно описаны ранее. Существуют различные конструкции этих термометров, каждая из которых имеет свои особенности, но в целом это достаточно точный метод определения температуры.
Общее устройство
Слово «термометр» происходит от греческих слов «терме» (тепло) и «метрео» (измерять), что в совокупности означает «прибор для измерения температуры». Этот прибор способен измерять температуру различных сред — воздуха, воды, земли, человеческого тела и других веществ.
Термометры находят широкое применение в таких областях как медицина, физика, биология, метеорология, гидрология и многих других секторах экономики.
Считается, что первым термометром стал прибор, изобретенный Галилео Галилеем, хотя по форме он существенно отличается от современных моделей. В то время он назывался термостатом и представлял собой небольшой стеклянный шар с прикрепленной трубкой. Для работы прибора шарик нагревали, а трубка помещалась в емкость с водой. Когда воздух в шарике охлаждался, уровень жидкости в трубке поднимался; наоборот, если воздух нагревался, уровень воды в трубке опускался.
Данный прибор позволял получить представление о температуре тел, однако его недостатком является отсутствие шкалы, следовательно, он не отображал конкретные числовые значения.
Более совершенный тип термометра был предложен известным физиком из Нидерландов Фаренгейтом, который также разработал стеклянную трубку с перевернутым кончиком. В середине XVII века появилась шкала, по которой стало гораздо проще измерять температуру. Астроном Цельсий также по-своему усовершенствовал устройства, приняв за базовые точки температуру кипения воды и температуру таяния льда.
Сегодня на рынке предлагается множество различных термометров: технические, аксиальные, погружные, капиллярные, аналоговые, диафрагменные и радиальные термометры, которые отличаются по принципу действия и областям применения. Дополнительно рассмотрим детали некоторых из них.
Классификация по принципу действия
Измерение температуры основывается на физических процессах, поэтому мы можем выделить пять категорий термометров.
Контактные
В научной терминологии эти устройства чаще всего обозначаются как термометры расширения. Они функционируют при наблюдении за изменением объема вещества в ответ на изменение температуры. Как правило, диапазон их измерений простирается от -190 до +500 градусов Цельсия.
К этой группе относятся как механические, так и жидкостные приборы. Последние содержат в себе спирт, ртуть, парафин или толуол в стеклянной оболочке. Их наличие позволяет достигать высоких показателей измерения.
Некоторые термометры могут работать с различными носителями, которые, как правило, применяются в машиностроении.
Бесконтактные
Эти устройства осуществляют свою работу благодаря инфракрасным датчикам, которые способны измерять параметры теплового излучения. Они делятся на две категории: термометры яркости и радиационные. Первый измеряет температуру на определенной длине волны, а их диапазон температур составляет от +100 до +6000 градусов. Последние измеряют тепловое излучение в диапазоне температур от -50 до +2000 градусов, что актуально для анализа температуры металлов в машиностроении.
Термометры сопротивления
Эти устройства работают, определяя электрическое сопротивление рабочих материалов, которое варьируется в зависимости от температуры. Рабочий диапазон термометров сопротивления составляет от -200 до +650 градусов.
Они имеют различные чувствительные сенсоры и высокоточные электронные модули, что позволяет отслеживать изменения в электрическом потенциале и сопротивлении. В большинстве случаев они не используются изолированно, а функционируют как часть более сложной системы мониторинга, где данные необходимо постоянно контролировать для предотвращения превышения критических значений.
Манометрические
Это термометры, которые фиксируют зависимость между давлением газа и температурой. Принцип их работы достаточно прост: термопара, соединенная с трубкой с манометром, помещается в измеряемую среду. При нагреве цилиндра давление внутри него постоянно возрастает, что фиксируется манометром. Эти устройства могут производить измерения в диапазоне от -160 до +600 градусов.
Электронные термопары
Эти термометры генерируют электрический ток в процессе измерений, позволяя определить температуру за счет изменений термоэлектрической силы. Рабочий диапазон данных термометров составляет от 0 до +1800 градусов.
Типы по материалам
Несмотря на то, что с момента создания первого термометра прошло более 400 лет, разработка приборов продолжается и по сей день. Промышленность постоянно предлагает новейшие устройства, основанные на беспрецедентных принципах.
Жидкостные
Жидкостные термометры имеют долгую историю использования. Их принцип работы основан на свойствах расширения жидкости при различных температурах. При повышении температуры жидкость расширяется, соответствует физическим законам, и наоборот, сжимается при охлаждении.
Внутри устройства находится стеклянная трубка, заполненная активным веществом, которая плотно прижата к линейной шкале, расположенной внутри. Температура среды, которая подлежит измерению, определяется по этой шкале; высота столбика жидкости отражает соответствующее значение температуры.
Наиболее употребляемыми жидкостями являются ртуть, спирт и парафин.
Эти устройства отличаются высокой точностью измерения, причем погрешность не превышает 0,1 градуса. Термометры могут измерять температуры в диапазоне от 0 до +700 °C; однако необходимо быть осторожным, так как они могут разбиться при падении.
Газовые
Газовые термометры работают по тому же принципу, что и жидкостные, но заполнены инертным газом. Это значительно расширяет их диапазон температур. Обычно максимальная температура, которую эти приборы могут регистрировать, находится в пределах от +270 до +1000 градусов. Газовые термометры часто используются для определения температуры горючих веществ.
Механические
Механические термометры функционируют за счет деформации спирального металлического элемента. Они обычно оснащены индикатором, поэтому напоминают спидометры. Чаще всего такие устройства применяются для установки на приборные панели автомобилей и специализированной техники. Главным их достоинством является высокая устойчивость к внешним воздействиям, включая удары и вибрацию — в отличие от стеклянных моделей, которые гораздо более хрупкие.
Электрические
Эти термометры основываются на мониторинге изменений параметров проводника в различных средах. Чем выше температура металла, тем больше сопротивление при передаче электрического тока.
Чувствительность этих термометров варьируется в зависимости от используемого проводника. Например, для меди рабочий диапазон составляет от -50 до +180 градусов, тогда как для платины — от -200 до +850 градусов. Эти устройства широко применяются в научных лабораториях и на производственных площадках.
Термоэлектрические
Термоэлектрические термометры состоят из пары проводников, которые могут измерять значения температуры на основе физико-механического принципа. Они имеют сравнительно широкий диапазон измерений, который составляет от -100 до +2000 градусов, и при этом погрешность измерений не превышает 0,1 градуса. Такие устройства в основном используются в промышленности, где необходима точная информация о температуре выше 1000 градусов.
Какие бывают метеостанции
Современные метеостанции в основном беспроводные и работают от стандартных батарей или солнечных панелей. Они мобильны и могут устанавливаться в любом необходимом месте, не ограничивая себя наличием рядом источников электропитания. Однако гораздо удобнее, когда внутренний блок может подзаряжаться и от сети.
Беспроводная метеостанция WMR500 от Oregon Scientific оснащена солнечной панелью.
Не стоит выбирать модели, которые зависят исключительно от солнечной энергии: период морозной погоды зимой может создать малый доход энергии. Однако модель, которая совмещает солнечную батарею с обычным аккумулятором, станет оптимальным вариантом. Если солнечных дней достаточно, батареи можно менять раз в год.
Датчики метеостанции могут быть как проводными, так и беспроводными. Если вы планируете разместить их перед окном, возможен и проводной вариант. При этом анемометр должен находиться в условно открытом пространстве — поэтому лучше, если он будет работать беспроводным образом.
В зависимости от количества выводимых данных и измеряемых параметров, метеостанция может быть как простой, так и профессиональной. Если устройство включает только базовые датчики, такие как термометр и гигрометр (иногда барометр), его можно отнести к базовым моделям, которые подойдут для домашнего использования, например, в городской квартире.
Профессиональные метеостанции включают устройства, которые могут точно измерять множество дополнительных параметров: скорость ветра, уровень осадков, ультрафиолетовый индекс и многое другое. Чем больше датчиков включает устройство, тем выше точность и стоимость.
Что измеряет домашняя метеостанция
Теперь сосредоточимся на главных датчиках, которые входят в состав метеостанций:
- термометр, который измеряет температуру воздуха;
- барометр, предназначенный для определения атмосферного давления;
- гигрометр, используемый для оценки влажности воздуха;
- УФ-датчик, который определяет уровень ультрафиолетового излучения;
- анемометр с флюгером, фиксирующий скорость и направление ветра;
- плювиометр — датчик количества осадков.
На картинке показана погодная станция La Crosse WS2812 с анемометром.
Если вам нужна высокая точность, рекомендуется рассматривать станции с несколькими анализаторами одного типа (обычно до пяти). Почему одного датчика может быть недостаточно? Дело в том, что если они установлены на одном здании, стенка будет излучать тепло, когда её нагревает солнце, что может приводить к искажению собранных данных. Следовательно, целесообразно размещать точки сбора информации не только на стене близко к квартире, но и, например, на перилах балкона, на подоконнике и, по возможности, на разных сторонах света.
На открытом воздухе датчики следует размещать в различных частях местности: на солнце, в тени, рядом с постройками и т.д. Это необходимо для минимального искажения собранной информации. После обработки данных процессором наиболее точные результаты и прогнозы будут отображаться на экране устройства. В дополнение, некоторые инструкции по эксплуатации метеостанций могут указывать особенности установки датчиков различных типов, которые желательно соблюдать.
Городская метеостанция Netatmo даже отображает уровни CO2.
Некоторые метеостанции показывают фазы луны, время восхода и захода солнца, УФ-индекс для вашего региона, точку росы и индекс охлаждения ветра. Эти два последних параметра более детализировано описывают так называемый «feel-good» прогноз: когда на улице +20°C, но из-за ветра, этот индекс может показать, что погодные условия значительно холоднее.
Кроме того, некоторые станции уведомляют пользователя о ненормально высоких или низких температурах на основе анализа их исторических значений, а также сообщают о возможном тумане или ветре.
Результаты и прогнозы могут отображаться как в цифровом формате, так и с помощью значков (облака, снежинки, капли дождя, солнце). Некоторые устройства могут даже использовать шкалу и стрелку, или имеют светящиеся индикаторы.
Как выбрать метеостанцию для дома
Теперь подробнее рассмотрим важные аспекты выбора метеостанции. Какие факторы стоит учесть при покупке?
Точность измерения: ориентируйтесь на точность измерения температуры в помещении — она должна быть максимально высокой. Рекомендуется ознакомиться с техническими характеристиками и приобрести устройство с низким коэффициентом ошибки, а также обратить внимание на отзывы пользователей, чтобы узнать о практическом применении устройства.
Количество удалённых датчиков. Перед покупкой важно знать, сколько измерений возможно выполнить анализатором и какую площадь он сможет охватить. У некоторых моделей вывод может осуществляться несколькими анализаторами одновременно, в то время как для других может понадобиться покупка дополнительных датчиков. Также следует отметить, что не обязательно выбирать датчик одной марки, важно лишь, чтобы он совпадал по совместимости с конкретной станцией.
На картинке погодная станция TFA Nexus с тремя выносными датчиками.
Дисплей. Размер экрана позволяет одновременно отображать больше информации. Он может быть как цветным, так и монохромным, с учетом того, что монохромные модели нуждаются в яркой подсветке, чтобы информация была видна в условиях плохой освещенности или в темноте. Некоторые версии имеют возможность вывода информации на такие поверхности, как стены или шкафы, что может оказать своё влияние на удобство восприятия данных.
Организатор. Многие модели также отображают текущее время и дату, позволяют устанавливать будильник и даже слушать радио. В этом аспекте удобнее — все сведения будут доступны на одном экране и в одном устройстве.
Погодная станция Uniel UTV-81 с анимированным прогнозом погоды, календарем и светящимся дисплеем.
Функция фиксации будет полезна для любителей статистики, так как она позволяет сохранять максимальные и минимальные значения температуры, а также строить графики. Например, вы сможете увидеть, какова была максимальная температура в июле.
Экономичные модели могут делать прогнозы на 12 часов, в то время как более продвинутые механизмы могут предсказать погоду на срок до 5 дней. Этот фактор следует учитывать, так же как и ваши потребности в таких прогнозах.
Электропитание и датчики. Выбирайте модели с возможностью работы от сети или с аккумуляторами, обладающими продолжительным временем зарядки. Хорошо, если беспроводное устройство будет иметь индикатор уровня зарядки, чтобы вовремя его подзарядить.
Защита от воды. Некоторые станции могут быть оборудованы внешними датчиками, полностью защищенными от влаги. Если они установлены на открытом воздухе, без должной защиты они быстро выйдут из строя, поэтому учитывайте уровень влагозащиты. Также важен температурный предел датчиков — некоторые предназначены только для помещений и не могут работать в условиях отрицательных температур.
Подключение к Интернету: если ваша метеостанция может выходить в интернет, вы сможете удаленно отслеживать ее данные через приложение. Подобные модели также могут подключаться к базам данных о погоде в режиме онлайн и предупреждать о возможных метеовлияниях, таких как гололёд или другие нежелательные условия.
Bresser 4CAST с Wi-Fi загружает подробные данные о погоде из Интернета.
Поддержка умного дома. Если ваша метеостанция совместима с другими устройствами вашей умной системы, вы сможете интегрировать её в свое умное окружение. Показания метеостанции могут использоваться для автоматического включения кондиционеров или отопления, исходя из текущих температур.
Газовые
Газовые термометры используют тот же принцип, что и жидкие, но в их качестве рабочего материала выступает инертный газ. Таким образом, они могут измерять температуры, находящиеся близко к абсолютному нулю, с диапазоном от -271 до +1000 градусов. Однако это достаточно сложные устройства, редко применяемые в лабораторных измерениях.
Электрические
Электрические термометры работают на основе зависимости сопротивления, свойственного используемому проводнику, от температуры. Каждый металл имеет линейную зависимость сопротивления от температуры. Если заменить металлические проводники на полупроводники, можно добиться более точных измерений. Тем не менее, полупроводники используются очень редко, так как связь между характеристиками полупроводника и температурой не может быть описана линейно, что делает калибровку таких устройств сложной задачей.
Как правило, в качестве проводника используется медь, которая функционирует в диапазоне от -50 до +180 градусов Цельсия. Если же взять более подходящий материал, например, платину, рабочий диапазон значительно расширяется и становится равным от -200 до +750 градусов Цельсия. Эти электрические датчики температуры находят применение в лабораториях, на испытательных стендах и в производственных условиях.
Оптические
Оптические инструменты, такие как пирометры, позволяют определять температуру, основываясь на яркости тела, его спектре и других параметрах. Это бесконтактные приборы, способные измерять температуру в широком диапазоне — от 100 до 3000 градусов с точностью до нескольких градусов. Практически всегда в домашних условиях применяются инфракрасные термометры. Этим приборам присущи удобство, скорость и правильность измерений температуры человека.
Существуют и другие более сложные термометры, такие как волоконно-оптические и термоэлектрические устройства. Эти чувствительные приборы обеспечивают очень точные измерения температуры с минимальной погрешностью или даже без таковой.
Термометр и его разновидности
Термометр — это прибор, используемый для измерения температуры. Его название образовано от двух греческих слов: «тепло» и «измерение». Термометр может использоваться для измерения температуры различных сред: газообразных, жидких и твердых.
Все существующие термометры можно разделить на следующие категории:
- жидкостные;
- механические;
- газовые;
- оптические;
- электронные.
Каждый тип термометра будет рассмотрен в этой статье. Однако вначале имеет смысл раскрыть историю создания первых измерительных приборов.
История создания термометра
Считается, что итальянский физик того времени, Галилео Галилей, был первым, кто разработал термометр. Однако, перехватывая контекст, на это нет веских доказательств. Тем не менее, многие его последователи и исследователи признали его основоположником, установив год изобретения 1597 как условный. Предшественник современного термометра именовался «термобароскоп» или «термоскоп».
Галилей пришел к мысли о создании термоскопа, исследуя труды греческого математика первого века, Герона Александрийского. Первоначально это устройство не имело цели измерения температуры; оно использовалось для демонстрации подъема жидкости в ответ на нагрев воздуха.
Строение термоскопа представляло собой стеклянную трубку, одна сторона которой была полой, а с другой находилась приваренная сфера. Принцип работы был следующим:
- Шарик нагревали, затем конец трубки опускали в воду.
- При охлаждении воздуха внутри шарика, давление падало, и вода поднималась в трубке.
- При нагреве воздуха уровень воды опускался обратно.
Таким образом, термоскоп измерять температуру не мог. Он не имел шкалы, а высота столбика воды зависела не только от изменения температуры, но и от атмосферного давления. Почти за 60 лет после смерти Галилея, в 1657 году, его термоскоп был усовершенствован учеными во Флоренции.
В этом усовершенствованном устройстве была добавлена шкала с бусинами, а трубка была запаяна, что значительно повысило его эффективность. В этот момент в устройство начали заливать спирт — метод предложил герцог Тосканский, Фердинанд II, чтобы обеспечить целостность конструкции в условиях низких температур, поскольку до этого использовали воду или вино, что приводило к ломке стеклянных частей. Начиная с 1654 года, спирт стал основным наполнителем для термоскопов.
С сосудом стали справляться более аккуратно, и таким образом удалось минимизировать высокие столбики жидкости, которые были не нужны для эффективного измерения температуры. Бусинки, в зависимости от окружающей температуры, теперь могли подниматься или опускаться, а отметки, которые ставили в наиболее теплые и холодные дни года, стали отправной точкой для системы измерение температуры.
Вместе с Галилеем его последователь стал основоположником разработки приборов для регистрации изменений температуры, такими учеными как:
- Лорд Бэкон;
- Санториус;
- Роберт Фладд;
- Скарпи;
- Саломон де Косс;
- Порта;
- Корнелиус Дреббель.
Хотя Де Кос был знаком с Галилеем, он мог наблюдать работу его изобретения. Приборы прочих исследователей также основывались на принципах термоскопов и зависели как от температуры, так и от атмосферного давления.
В первый раз жидкостный термометр был описан флорентийскими учеными в 1667 году. Сохранилось описание процесса, который использовался стеклодувами для создания стеклянных бутылок, именуемых «confia». Несколько образцов флорентийских термометров все еще можно увидеть в Музее Галилея. Эти устройства имели довольно большие размеры и не отличались большой точностью. Тем не менее, более опытные мастера уже научились применять градусные шкалы так, что их термометры показывали одинаковую температуру. Но эти устройства могли использоваться исключительно для измерение температуры воздуха.
Виды термометров
Как было упомянуто, все термометры могут быть разделены по принципу действия на жидкостные, механические, газовые, оптические и электронные.
Жидкостные
Жидкостные термометры, как видно из названия, функционируют на основе изменений объема жидкости, находящейся в приборе, при изменении температуры окружающей среды. Чаще используются ртуть или спирт. Более того, ряд других жидкостей также применяется в термометрах:
- пентан;
- сероуглерод;
- галлий;
- ацетон;
- толуол;
- таллиевая амальгама.
Наиболее традиционный жидкостный термометр — тот, который используется для измерения температуры тела. Такие приборы распространены среди людей, отдающих предпочтение своей температуре в помещениях или на улице, например в сауне. Они также применяются при термометрии на открытом воздухе.
С учетом токсичности ртути, её применение постепенно запрещается, поэтому термометры с другими жидкими металлами и их сплавы выбор делают предпочтительным. Например, алистан: этот наполнитель хорошо подходит для высокотемпературных измерений. Между тем, ртутные термометры все чаще замещаются другими приборами, включая механические и электронные.
Механические
В механических термометрах индикатором служит стрелка, прикрепленная к спиральным пружинам или биметаллической ленте. Стрелка перемещается вдоль шкалы в зависимости от температуры. Обычно такие термометры не очень точные и применяются в быту, где высокая точность не так важна.
Следующий тип представляют собой газовые термометры.
Газовые
Термометры для определения температуры газов базируются на законе Шарля. Согласно этому закону, при незамедлительном изменении объема давление увеличивается, когда газы нагреваются, и наоборот, уменьшается при охлаждении.
Изучая эту аналогию и фиксируя изменения давления идеальных газов, можно определить температурные значения для сред или веществ. Наиболее аккуратные измерения обеспечиваются термометрами, в которых используется водород или гелий.
Оптические
Наверное, самым популярным в современности можно назвать оптические термометры, так как они позволяют измерять температуру на дистонии и без непосредственного контакта с измеряемым объектом.
Инфракрасные термометры, использующиеся в медицине, относятся к этой категории. Они способны уловить инфракрасные лучи и обрабатывать их электронным способом для определения температуры на поверхности объекта. Принцип функционирования схож с тем, который используется в тепловизионных камерах, но они более точные.
