Termometr - przyrząd do pomiaru temperatury metodą pośrednią, na podstawie zmiany pod wpływem temperatury właściwości termometrycznej ciała termometrycznego zastosowanego w termometrze. Zakres mierzonych temperatur i zastosowań termometru w znacznym stopniu zależy od ciała termometrycznego i właściwości termometrycznej. Termometr może służyć do pomiaru dowolnej temperatury w określonym zakresie lub wskazywania tylko wybranych wartości temperatury (wskaźniki temperatury).
Historia
Pierwszy termometr, a właściwie termoskop, opisał w 210 roku p.n.e. grecki pisarz i inżynier - Filon z Bizancjum, a nieco później Heron z Aleksandrii. Był to przyrząd pozwalający na określenie różnicy temperatury ciał, którego zasada działania opierała się na wykorzystaniu zjawiska rozszerzalności cieplnej gazów. Przyrząd ten składał się z jednostronnie zasklepionej rurki, której otwarty koniec zanurzony był w naczyniu napełnionym cieczą (winem lub octem). Przyrząd nie posiadał skali a jedynie dwie ruchome obrączki na rurce umożliwiające zaznaczanie zmian temperatury.
W czasach nowożytnych do idei termoskopu powrócił ok. 1600 r. Galileusz. Choć wiele źródeł podaje Galileusza jako wynalazcę termometru (termoskopu ze skalą), żaden z opisów termoskopu Galileusza nie zawiera informacji o skali. Zarówno termoskop Filona z Bizancjium jak i Galileusza były termoskopami powietrznymi, ponieważ były oparte na zjawisku rozszerzalności powietrza pod wpływem temperatury. Termoskop Galileusza miał zasadniczą wadę: reagował nie tylko na zmiany temperatury, ale także na zmiany ciśnienia atmosferycznego.
Wadę tę wyeliminował książę toskański Ferdynand II w 1644 r. Odizolował on rurkę od otaczającego powietrza, dzięki czemu znajdująca się w niej ciecz przestała reagować na wahania ciśnienia.
Pierwszy precyzyjny termometr powstał w XVIII wieku. Jego skalę zawdzięczamy Gabrielowi Danielowi Fahrenheitowi. Charakterystyczne punkty skali Fahrenheita to: temperatura mieszaniny lodu i wody z salmiakiem lub solą kuchenną (uznana za jej punkt zerowy) i temperatura mieszaniny wody z lodem którą Fahrenheit określił na 32 stopnie. Taka skala została ogłoszona w 1724 r.
Pierwsze termometry rtęciowe ze skalą Fahrenheita zaczęto produkować w 1720 roku. Skala Fahrenheita jest używana do dziś w wielu krajach (miedzy innym w USA).
Nieco później została określona skala Celsjusza, która dziś jest podstawową skalą stosowaną obecnie na świecie w życiu codziennym. Wprowadził ją Anders Celsius w roku 1742. Ciekawostką jest, że Celsjusz przyjął oznaczenia odwrotne do używanych obecnie. Temperatura topniejącego lodu wynosiła u niego 100C, a temperatura wrzenia wody 0C. "Odwrócenia" skali dokonał przyrodnik Karol Linneusz lub producent termometrów Daniel Ekstrm w 1850 r. Odpowiednikiem skali Fahrenheita z zerem położonym w miejscu zera bezwzględnego jest skala Rankine'a.
W nauce i technice używana jest obecnie skala Kelvina. Jednostką w tej skali jest jeden Kelvin (K), który jest równy, stopniowi Celsjusza. Temperatura zamarzającej wody jest w tej skali równa 273,15K, a temperatura wrzenia wody 373,15K. Z czasem powstało wiele skal opartych na różnych zjawiskach i punktach charakterystycznych.
Podział
Podobnie jak ilość skal temperatury istnieje szeroka gama rodzajów i sposobów pomiaru temperatury. I tak ze względu na wykorzystane zjawiska fizyczne do pomiaru temperatury, czujniki pomiarowe można podzielić na:
- wytwarzające napięcia elektrycznego na styku dwóch metali (termopara) w różnych temperaturach.
- zmieniające rezystancję elementu (termistor, rezystor platynowy).
- zmieniające parametry złącza półprzewodnikowego (termometr diodowy).
- zmieniające objętość cieczy, gazu lub długości ciała stałego (termometr, termometr cieczowy).
- wykorzystujący właściwości magnetycznych (termometr magnetyczny).
- analizujący widmo emitowanego promieniowania cieplnego (pirometr).
- odkształcenie bimetalu (termometr bimetaliczny).
- zmiana barwy - barwa żaru, barwa nalotowa stali, farba zmieniająca kolor pod wpływem temperatury.
- zmiana płynności ciała (stożki Segera).
Podział termometrów ze względu na zasadę działania
- termometr cieczowy - wykorzystuje zjawisko rozszerzalności cieplnej cieczy (przeważnie rtęci albo alkoholu) w kapilarze szklanej, wewnątrz której panuje próżnia.
- termometr rtęciowy - dla temperatur od - 38C (temp. topnienia rtęci) do 356C (temp. wrzenia rtęci).
- termometr alkoholowy - dla temperatur od - 70 do 120C; np. termometr pokojowy.
- termometr bimetalowy - w którym wykorzystuje się różnice w rozszerzalności cieplnej dwóch metali.
- termometr gazowy - czynnikiem roboczym jest gaz, mierzy się parametry gazu np. objętość, przy stałym ciśnieniu lub ciśnienie przy stałej objętości.
- termometr parowy - wykorzystuje zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, stosowany w termostatach, np. samochodowych.
- termometr oporowy - wykorzystuje zjawisko zmiany oporu elektrycznego przy zmianie temperatury, stosowanym czynnikiem jest platyna, brąz, półprzewodniki, specjalne stopy.
- termometr elektryczny - wykorzystuje wpływ temperatury na właściwości elektryczne materiałów wykorzystywanych do budowy czujników.
- termopara - wykorzystuje zjawisko termoelektryczne (powstawanie siły elektromagnetycznej w miejscu połączenia dwóch różnych metali.
- termometr magnetyczny (paramagnetyczny) - do pomiaru temperatur mniejszych niż 1 kelwin.
- pirometr - przyrząd pomiarowy do bezdotykowego pomiaru temperatury. Działa w oparciu o analizę promieniowania cieplnego emitowanego przez badane ciała.
Podział termometrów ze względu na przeznaczenie
- termometr lekarski - zakres temperatur: od 35 do 42C i jest to termometr temperatury maksymalnej.
- termometr zaokienny - zakres temperatur: od - 50 do 50C.
- termometr pokojowy - zakres temperatur: od 0 do 40C.
- termometr laboratoryjny - zakres temperatur: bardzo różny (zazwyczaj od 0 do 150C).
W medycynie stosowany jest najczęściej termometr rtęciowy, tzw. lekarski, który zachowuje wskazanie uzyskane w czasie mierzenia temperatury ciała człowieka dzięki specjalnej budowie.
