Termometry - rodzaje i ich zastosowanie

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).

Współcześnie najbardziej rozpowszechnione są termometry cieczowe. Chyba każdemu termometr kojarzy się ze szklaną rurką, zaopatrzoną w skalę i zmieniającą wysokość słupa cieczą - alkoholem, bądź rtęcią, zamkniętą w szklanym zbiorniku wyposażonym w rurkę o małym przekroju, zwaną kapilarą. Z przestrzeni nad powierzchnią cieczy usunięte zostało powietrze, a kapilarę szczelnie zamknięto. Każda zmiana temperatury powoduje zmianę objętości cieczy i w efekcie zmianę poziomu jej słupa. Im temperatura wyższa, tym ciecz zajmuje większą objętość. Odczyt temperatury umożliwia skala umocowana wzdłuż kapilary.

Jak wspomniano, termometry takie wypełnia się zwykle rtęcią bądź barwionym alkoholem. Rtęć łatwiej reaguje na zmiany temperatury i nie przylega do ścianek rurki

Rodzaje termometrów

Termometry cieczowe: są stosowane w przemyśle najczęściej w osłonkach stalowych jako termometry proste i kolankowe.

Termometr alkoholowy
Alkohol zamarza w -112C, dlatego termometry alkoholowe są używane przez meteorologów. Z kolei alkohol wrze przy 78C, co czyni go niezbyt odpowiednim dla zastosowań laboratoryjnych.

Termometr rtęciowy
Termometry, w którym do pomiaru temperatury wykorzystuje się duży współczynnik rozszerzalności cieplnej rtęci. Rtęć łatwiej reaguje na zmiany temperatury i nie przylega do ścianek rurki. Jednak termometry takie nie mogą być używane w temperaturach poniżej -39C, gdyż wtedy rtęć zamarza. Rtęć wrze dopiero w temperaturze 360C, nadaje się, więc do pomiarów średnio wysokich temperatur w laboratoriach.

Termometr stacyjny
W meteorologii używa się termometru stacyjnego do pomiaru aktualnej temperatury powietrza. Jest on zaopatrzony w skalę Celsjusza. Składa się ze zbiorniczka z rtęcią i złączonej z nim rurki, zasklepionej u góry. Pod wpływem rozgrzewania się rtęć powiększa swą objętość, podnosi jako słupek w rurce i wskazuje wysokością swego słupka temperaturę. Przy silnych mrozach, ponieważ rtęć zamarza w temperaturze -39 st. C, używa się termometrów alkoholowych. Termometry stacyjne skalowane są co 0.2C, ale odczyt poprze interpolację dokonywany jest z dokładnością do 0.1. Żeby wykonywane pomiary temperatury były ze sobą porównywalne, termometry stacyjne, przed dopuszczeniem do użytku są sprawdzane w specjalnych komorach termicznych, gdzie ich wskazania są porównywane ze wskazaniami termometrów wzorcowych. Na podstawie porównań ich wskazań, każdy termometr stacyjny dopuszczony do użytku otrzymuje świadectwo cechowania oraz tabelę poprawek instrumentalnych.

Termometr gazowy
Czynnikiem roboczym jest gaz, mierzy się parametry gazu np. objętość, przy stałym ciśnieniu lub ciśnienie przy stałej objętości. Stosowany głównie w badaniach naukowych.
Termometr bimetaliczny: zasadą działania jest różna rozszerzalność dwóch różnych metali. Dwa cienkie paski różnych metali złączonych zwiniętych ze sobą, pod wpływem temperatury różnie się rozszerzają i poruszają wskazówką, która obraca się wokół skali. Taśma bimetalowa jest płaska, pod wpływem wzrostu temperatury taśma bimetalowa wygina się w kierunku metalu biernego. Ich zalety to trwała konstrukcja, małe wymiary, duża odporność na drgania, dokładność wystarczająca do większości zadań przemysłowych, wskazania termometru ustala się zazwyczaj poniżej 1 minuty. Stosowanie termometrów bimetalowych polecane jest wszędzie tam gdzie nie ma konieczności zdalnego przekazywania wskazań oraz szczególnie przy pomiarach temperatury w obiektach pod napięciem. Typowe zastosowanie to pomiar cieczy, gazów w zbiornikach, kotłach, pomiar temperatury oleju transformatorów energetycznych itp.

Termometr parowy
Stosowany często w termostatach, np. samochodowych; wykorzystuje zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury

Termometr magnetyczny
Korzystają ze ścisłej relacji pomiędzy podatnością magnetyczną (podatnością na namagnesowanie) pewnych substancji a ich temperaturą. Są bardzo przydatne w pewnych dziedzinach techniki, ponieważ pozwalają także na pomiar temperatur bliskich zera bezwzględnego - zera w skali Kelwina.

Termometr oporowy
Wykorzystuje zjawisko zmiany oporu elektrycznego przy zmianie temperatury, stosowanym czynnikiem jest platyna, brąz, półprzewodniki, specjalne stopy; patrz termistor. Konstrukcja i zastosowane materiały umożliwiają stosowanie termometrów w miejscach pomiaru gdzie występują wstrząsy, media agresywne i temperatura do 300C w zależności od materiału z którego dany termometr został wykonany.

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 120C)

Najbardziej powszechne to
Termometr lekarski jest termometrem rtęciowym, skonstruowanym specjalnie do pomiaru temperatur w wąskim zakresie około 37C. Kapilara zwęża się nad bańką z rtęcią utrudniając przepływ rtęci z kapilary do bańki. Gdy ogrzewamy termometr wsadziwszy go na przykład pod pachę, rtęć w bańce rozszerza się, przepychając się przy tym przez przewężenie. Gdy termometr wyjmujemy, aby dokonać odczytu, rtęć w bańce ulega ochłodzeniu, zmniejszając tym samym swą objętość. Rtęć z kapilary nie może przez przewężenie spływać z powrotem do bańki, słup cieczy pozostaje tam, dokąd wspiął się podczas ogrzewania i możemy odczytać maksymalną temperaturę, jaką termometr zanotował. Obecnie lekarskie termometry rtęciowe zastępowane są urządzeniami elektronicznymi, które są bezpieczniejsze w użyciu i bardziej wytrzymałe mechanicznie

Termometr laboratoryjny (wyspecjalizowany sprzęt laboratoryjny używany do pomiaru temperatur ciał, istot żywych i substancji poddawanych obserwacjom, najczęściej znajdujących się w zamknięciu i odizolowanych od bezpośredniego otoczenia. Termometry takie łączone są z aparaturą poprzez tzw. reduktory, z jednej strony mające uszczelkę, a z drugiej - specjalny szlif, co umożliwia ich stosowanie na dowolnej głębokości wewnątrz układu zamkniętego.