Скляні рідинні термометри

Принцип дії скляних рідинних термометрів ґрунтується на тепловому розширенні рідин, тобто на зміні об'єму рідин при зміні температури. Теплове розширення рідини використовується як її термометрична властивість, а сама рідина при цьому називається термометричною. Ступінь зміни об'єму термометричної рідини при зміні її температури характеризується температурним коефіцієнтом об'ємного розширення Р. Як термометричні рідини найчастіше застосовується ртуть. Ртуть має низку переваг у порівнянні з іншими термометричними рідинами, зокрема: ртуть легко отримати в хімічно чистому вигляді;

ртуть не змочує скло; ртуть при нормальному атмосферному тиску залишається у рідкому стані у досить широкому інтервалі температур від -38,87 до +356,58 °C; тиск насиченої пари ртуті при температурі вище 356,58 °C невеликий у порівнянні з іншими рідинами. До недоліків ртуті можна віднести її токсичність і порівняно невеликий температурний коефіцієнт розширення, який дорівнює Р = 0,00018 К'1. Для розширення діапазону вимірювань нижче - 38 °C ртуть додають талій. Крім ртуті в скляних термометрах застосовують органічні рідини, такі як етиловий спирт, толуол, петролейний ефір, гас та інші. Працюючи з рідинними термометрами необхідно враховувати, що під впливом температури розширюється як термометрична рідина, а й скляний резервуар і капіляр, у яких розміщується рідина. Тому при підвищенні температури спостерігач бачить зміну обсягу рідини, зменшене величину зміни обсягу резервуара і капіляра.Цей ефект враховується запровадженням поняття " видимий коефіцієнт розширення " . Під видимим температурним коефіцієнтом об'ємного розширення Рв розуміють різницю між температурним коефіцієнтом об'ємного розширення термометричної рідини Р та температурним коефіцієнтом об'ємного розширення скла Р_з Р' = Р~Рс. У таблиці 4.4 наведено значення дійсного та видимого коефіцієнтів об'ємного розширення для ртуті та деяких органічних термометричних рідин. Таблиця 4.4

Середній температурний коефіцієнт об'ємного розширення, К'1

Манометричні термометри та термометри розширення

Температура – ​​це фізична величина, що визначає внутрішню енергію речовини.

Внутрішня енергія визначається рухливістю молекул, атомів, і навіть елементарних частинок, у тому числі складається речовина. Отже, температура не піддається безпосередньому виміру, тому вона попередньо перетворюється за допомогою первинних перетворювачів на іншу фізичну величину, що вимірюється безпосередньо. Найбільш поширеними засобами вимірювання температури є:

1. Термометри розширення, принцип дії яких ґрунтується на зміні об'єму рідини або металів при зміні температури.
2. Манометричні термометри, принцип дії яких ґрунтується на залежності тиску робочої речовини, що заповнює певний обсяг замкнутої манометричної системи, температури.
3. Термометри опору, що являють собою датчики, які перетворюють зміну температури зміну електричного опору чутливого елемента.
4. Термопари, що є первинними перетворювачами зміни температури в зміну електрорушійної сили.
5. Оптичні пірометри, принцип дії яких ґрунтується на залежності яскравості випромінювання тіла в оптичному діапазоні спектра від температури.

Манометричні термометри в залежності від робочої речовини, що використовуються, діляться на рідинні, парові і газові.

Малюнок 1. Манометричний термометр.

Тут: 1 - одновітковая трубчаста пружина; 3 - корпус;

Термобалон з'єднується капілярною трубкою, яка захищена оплеткою з металу з чутливим елементом - одновіткова трубчаста пружина. , стрілка та пружина розташовуються в корпусі. На малюнку нижче показаний приклад манометричного термометра.

Малюнок 2. Манометричний термометр у дії. Автор24 — інтернет-біржа студентських робіт.

Тут: 1 - капіляр; 2 - показує прилад;

Як чутливі пружні елементи в манометричних приладах використовуються одновиткові і багатовиткові трубчасті пружини або сильфони.

Термометри розширення

Термометри розширення поділяються на:

1. Рідкісні скляні прилади.Дані прилади є скляним чохолом, усередині якого знаходиться скляний резервуар, заповнений робочою рідиною. До резервуару прикріплюється капіляр, закріплений лінійної шкалою. Як робоча рідина може використовуватися пофарбований етиловий спирт або ртуть. У разі зміни температури стовпчик робочої рідини переміщається капіляром. Ртутні термометри можуть працювати при температурі від -35 до 750 градусів за Цельсієм, а спиртові від -80 до 70 градусів за Цельсієм. Як правило, рідинні термометри використовуються в лабораторних умовах, на виробництві вони встановлюються в захисних чохлах з металу.
2. Механічні термометри розширення. Механічні термометри розширення діляться на дилатометричні та біметалічні. В обох видах використовують різний коефіцієнт температурного розширення для різних металів. У дилатометричних приладах використовується різниця подовження трубки та стрижня при зміні температури. Рух стрижня передається стрілці приладу з допомогою механічної передачі. У біметалевих термометрах чутливий елемент виконується у вигляді плоскої або спіральної пружини, що складається з двох пластин з різних металів, які зварені по всій довжині. Внутрішня пластина має більший коефіцієнт лінійного розширення, ніж зовнішня, таким чином при зміні температури розкручується або закручується, що сприяє переміщенню стрілки, що показує.