Приборы и методы измерения температуры

Температура – физическая величина, количественно характеризующая степень нагретости тела. Существует довольно много температурных шкал, однако наиболее распространенными являются шкалы Цельсия и Кельвина.

Абсолютная термодинамическая шкала Кельвина Т, К – шкала, в которой за начало отсчета (0 К) принята температура абсолютного нуля – самая низкая возможная во Вселенной температура, при которой должно прекратиться тепловое движение атомов и молекул. Кельвин является единицей измерения температуры в системе СИ.

Термодинамическая шкала Цельсия t, ºС – шкала, в которой за начало отсчета (0 º) принята температура плавления льда при нормальном давлении, а при 100ºС – температура кипения воды при нормальном давлении.

Связь между данными шкалами определяется

T = t + 273,15. (1.1)

Для измерения температуры окружающего воздуха в дальнейшем будет использоваться только шкала Цельсия.

Термометр – прибор, предназначенный для измерения температуры. Для измерения температур используются следующие типы термометров:

1. Жидкостно-стеклянные – используют изменение объема жидкости при изменении ее температуры;

2. Механические – используют различное тепловое расширение двух разнородных твердых тел;

3. Барометрические – используют изменение объема газов при изменении их температуры;

4. Термометры сопротивления – использовании зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры;

5. Термоэлектрические – возникновение термо-ЭДС в замкнутой цепи из разнородных металлов, если их спаи имеют разную температуру;

6. Пирометры – приборы бесконтактного измерения температуры через определение параметров излучения.

Из всех типов для измерения температуры воздуха используются жидкостно-стеклянные. Их принцип действия основан на тепловом расширении жидкости в стеклянном баллоне.

V = V₀(1 + βT), (1.2)

где V₀ – объем жидкости при температуре 0 ° С; β – объемный коэффициент расширения, 1/К; Т – температура тела.

Термометр данного типа состоит из стеклянного баллона, внутри которого находится шкала и капиллярная трубка, частично заполненная рабочим веществом. Конструктивно термометры делятся на палочные (рис. 1.1, а) и с вложенной шкалой (рис. 1.1, б)

В качестве рабочего вещества используют этиловый спирт и ртуть. Термометры данного типа измеряют температуру в пределах от -100 до 400 ºС, так как спирт замерзает при температуре – 110 ºС, а кипения ртути начинается при 350 ºС.

Преимуществами жидкостно-стеклянных термометров является достаточно высокая точность, простота, дешевизна, к недостаткам можно отнести невозможность записи результатов дистанционных измерений, тепловую инерцию и низкую прочность.

Температуру воздуха чаще всего измеряют спиртовыми термометрами, однако в помещениях с высоким уровнем теплового излучения ее следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых –

зачерненный, а другой – посеребренный.

Рис. 1.1. Жидкостно- стеклянные термометры

Действительную температуру воздуха в рабочей зоне (без учета влияния излучения) рассчитывают по формуле

t = t_з – k(t_з – t_п), (1.3)

где t_з – показаиня зачерненного термометра; k –константа прибора, указанная в его паспортеи t_п –показання посеребренного термометра.