Термометр определение. Разнообразие термометров и их применение. В чем разница между градусником и термометром

Что такое термометр? Если вы интересуетесь этим вопросом и хотите найти на него простой и понятный ответ, то добро пожаловать! Специально для вас мы написали данную публикацию, в которой в полной мере освещается эта тема.

История создания

Дабы понять, что такое термометр, для начала необходимо окунуться в дебри истории. Думаем, предоставленная ниже информация будет очень полезна для общего развития.

С греческого языка слово "термометр" переводится как "измерять тепло". Первым прототипом данного приспособления был термоскоп, и создал его небезызвестный Галилео Галилей в 1957 году. Это изобретение представляло собой небольшой шарик с приделанной ручкой. Его использовали для определения температуры жидкости. Термоскоп хоть и можно назвать первым термометром, но по конструкции он сильно отличался от своих современных аналогов. Его показания напрямую зависели от атмосферного давления, а не от ртутной шкалы.

С развитием научного прогресса менялся и сам термометр. В 1667 году, через 110 лет после изобретения термоскопа, впервые был упомянут жидкостный термометр, а в 1742 году физик из Швеции Цельсий изобрел термометр со шкалой, в которой точка "0" обозначала температуру замерзания жидкости, а точка "100" - температуру ее кипения.

Виды термометров

Перевод и определение слова "термометр" вам уже известны, теперь пришло время поговорить о существующих разновидностях этого прибора. Всего есть семь видов термометра, и каждому из них мы посвятим свой абзац.

Жидкостный термометр

Данный прибор действует за счет эффекта расширения жидкости во время ее нагревания. Самым известным жидкостным термометром является ртутный. Его часто использует в медицине для измерения температуры тела. Несмотря на то что ртуть является очень токсичным и опасным веществом, она способна наиболее точно определять температуру тела (чего нельзя сказать про другие жидкости).

Термометры на спирту активно используются в метеорологии. "Почему не ртутные?" - наверняка спросите вы. А дело в том, что, когда температура воздуха достигает 38 градусов по Цельсию, ртуть внутри прибора начинает приобретать густую форму, из-за чего тот перестает работать.

Газовый термометр

Что такое термометр жидкостный? Думаем, на этот вопрос нам удалось дать емкий и информативный ответ. Теперь поговорим о газовых термометрах, которые работают практически по тому же принципу, что и жидкостные. Единственным отличием между ними является то, что газовые термометры используют инертный газ вместо жидкости. Диапазон таких приборов составляет от 271 градуса по Цельсию до 1000 градусов по Цельсию. Как правило, газовые термометры используются для первичного измерения температуры того или иного вещества.

Механический термометр

Он работает примерно по тому же принципу, что и его ранее упомянутые аналоги. Температура в нем определяется за счет расширения ленточки из биометалла и металлической спирали. Такого рода приборы отличаются простотой в использовании и хорошей надежностью. Зачастую их используют в системах автоматизации и сигнализациях.

Термометр сопротивления

Основой работы данного термометра является зависимость проводника от температуры. Для создания этих приборов используют металлы. Такого рода термометры зачастую используются на экспериментальных стендах, в лабораториях и на производстве.

Термоэлектрический (термопарный) термометр

Термопара - это контакт, через который при изменении температуры начинает проходить ток. К плюсам термоэлектрических термометров стоит отнести широкий диапазон измерений, простоту в использовании и возможность заземления спая. Но, к сожалению, не обошлось и без минусов. Со временем термопара может заржаветь или подвергнуться другим химическим процессам, способным навредить термометру. Термопары с электродами из золота, палладия или какого-либо другого благородного металла обладают максимальной точностью.

Волоконно-оптический термометр

Что такое волоконно-оптический термометр? Это датчик, в основе которого находится оптоволокно. Данные приборы очень хорошо реагируют на любые, даже малейшие изменения в погоде. Их активно используют на производствах для обеспечения безопасности.

Пирометр (или инфракрасный термометр)

Главным отличием инфракрасного термометра от всех предыдущих является то, что он работает бесконтактно. Зачастую их используют на производствах, но в последнее время их все чаще стали применять в медицинских целях. В этом нет ничего удивительного: пирометры более безопасны, чем стандартные ртутные градусники, а также они тратят меньше времени на измерение температуры.

В чем разница между градусником и термометром?

Значение слова "градусник", как ни странно, часто становится предметом обсуждений среди многих людей. Кто-то считает, что градусник и термометр - это один и тот же прибор, а кто-то уверен в обратном. Давайте разъясним все раз и навсегда: градусник - это то же самое, что и термометр! Градусник - это просто разговорное наименование термометра, прижившееся в народе. Поняли? Идем дальше.

Что делать, если разбил термометр?

Мы уже обсудили с вами, что означает слово термометр, и какими бывают его виды, но до сих пор не поговорили об одной не менее важной теме - безопасности. Иногда бывает так: человек начал плохо себя чувствовать и решил проверить температуру своего тела. Он достает свою домашнюю аптечку, берет градусник и случайно роняет его на пол. В итоге этот прибор разбивается, а токсичное вещество ртуть оказывается на его полу.

Если вы случайно разбили термометр и не хотите отравиться ядовитыми парами ртути, обязательно следуйте таким указаниям:

Откройте окно, чтобы обеспечить приток свежего воздуха и лучшую вентиляцию.
Выведите из комнаты всех людей (особенно это касается маленьких детей).
Чтобы уменьшить разнос токсичных паров в другие комнаты, закройте дверь.
Для уменьшения разноса ядовитых веществ на обуви необходимо на входе постелить специальный коврик или тряпочку, смоченную раствором марганцовки.
После перечисленных действий настоятельно рекомендуется обратиться за помощью специалистов и не убирать всю ртуть вручную.

Синонимы слова "термометр"

На самом деле синонимов к слову термометр существует немного, а те, что есть, уже неоднократно звучали в данной статье. Но для закрепления материала мы повторим их еще раз:

Прибор.
Градусник.
Устройство.
Приспособление.

Итог

В нашем столетии очень тяжело представить жизнь без термометра. Это универсальное устройство по праву считается незаменимым и единственным в своем роде. Оно неоднократно встречается в быту, и без него уже практически нельзя обойтись. Выбор термометра в первую очередь зависит от сферы его использования, размеров и точности.

Надеемся, что информация, предоставленная в данной статье, вам помогла и вы узнали много нового.

Приобретенный термометр показывает на 1,5 градуса меньше (35,1 в места 36,6), что можно сделать, чтобы изменить тарирование?
Игорь, Омск

Уважаемый Игорь, в первую очередь спасибо, за то что выбрали наш электронный термометр. Вы, к сожалению, не указали модель устройства, поэтому я не смогу привести вам точные цитаты из инструкции по эксплуатации именно вашей модели. Я воспользуюсь классической инструкцией для электронного термометра.

Для начала пару слов о принципе действия электронного термометра. В отличии от классического ртутного, где указание температуры происходит за счет увеличения объема ртути при нагревании, что по большому счету делает неважным то, как его держат, можно хоть поперек под мышкой, это ничего не изменит, в электронных - датчик находится на конце и только нагрев этой части влияет на температуру (изменяется от температуры сопротивление проводника) в остальной части термометра только провода. Таким образом, надо очень внимательно смотреть на то, каким образом происходит измерение температуры. Наконечник должен быть "воткнут в мясо" т.е. крепко "втыкаем" в подмышку и плотно прижимаем рукой. Если контакт не плотный или частично свободен датчик, то температура будет ниже.

Далее. В инструкции указано, что "Звуковой сигнал не является сигналом завершения измерения. Это означает, что ваша температура повышается, но незначительно. Рекомендуем удерживать термометр после сигнала еще в течении нескольких секунд". Если перевести это на простой язык - то после того как термометр запищит надо достать его, посмотреть на температуру, додержать его (чтобы быть уверенным еще минутку) после этого посмотреть на показатели и запомнить разницу. И в дальнейшем добавлять эту разницу к измерению, чтобы лишнее время не ждать. Обычно разница составляет 0.3-0.4 градуса. но первый раз необходимо это проверить.

Таким образом - неправильная методика измерения и раннее изъятие термометра может дать "погрешность" в 1.5 градуса. Но при правильном использовании проблем не будет.

Если вы сомневаетесь в правильности показаний термометра, есть фантастически простой тест - налейте стакан теплой воды примерно температуры тела. Или горячую ванну. Опустите туда ртутный и кончик электронного термометра. Данные будут одинаковыми спустя 3 минуты. Это даст вам возможность судить о том, насколько правильно работает термометр. Если же данный тест покажет, что с термометром есть проблемы - обратитесь в сервисный центр. Я уверен, что вам смогут помочь.

Это все касается классического электронного термометра. Если у вас инфракрасный термометр - то напишите. Я расскажу, как правильно проводить обслуживание и измерение данным прибором. Я уверен, что проблемы все решаемы.

История создания термометра начинается много лет назад. Люди всегда хотели иметь приспособление, позволяющее измерять величину нагрева или охлаждения определенного объекта. Такая возможность появилась в 1592 году, когда Галилей сконструировал первый прибор, позволивший определять изменение температуры. Данное приспособление, состоявшее из стеклянного шарика и припаянной к нему трубки было названо термоскопом. Конец трубки помещали в сосуд с водой, а шарик подвергали нагреву. При прекращении нагрева, давление внутри шарика падало, и вода поднималась по трубке под действием атмосферного давления. При повышении температуры происходил обратный процесс, и уровень воды в трубке понижался. Шкалы у прибора не было, и точные значения температуры по нему установить было невозможно. Впоследствии флорентийские ученые устранили этот недостаток, вследствие чего измерения стали точнее. Так и был создан прототип первого термометра.

Вначале следующего столетия известный флорентийский ученый, ученик Галилея, Эванджелиста Торричелли изобрел спиртовой термометр. Как всем нам хорошо известно, шарик в нем расположен под стеклянной трубкой, а вместо воды используется спирт. Показания этого прибора не зависят от атмосферного давления.

Изобретение первого ртутного термометра Д.Г. Фаренгейтом датируется 1714 годом. За нижнюю точку своей шалы он принял 32 градуса - что отвечало температуре замерзания солевого раствора, а за верхнюю- 2120- температуру кипения воды. Шкала Фаренгейта и в наше время используется в Соединенных Штатах.

В 1730 году ученым из Франции Р.А. Реомюром была предложена шкала, крайними точками в которой являлись температуры кипения и замерзания воды, причем температура замерзания воды принималась за 0 градусов шкалы Реомюра, а температура кипения - за 80 градусов. В настоящее время шкала Реомюра практически не используется.

Спустя 28 лет шведский исследователь А.Цельсий разработал свою шкалу, где за крайние точки, как и в шкале Реомюра, были приняты температура кипения и замерзания воды, однако промежуток между ними делился не на 80, а на 100 градусов, причем изначально градуировка шла сверху вниз, то есть температура кипения воды принималась за ноль, а замерзания воды за сто градусов. Неудобство подобного деления вскоре стало очевидно, и впоследствии Штреммер и Линней поменяли крайние точки шкалы местами, придав ей привычный нам вид.

В середине XIX века британский ученый Вильям Томсон, известный как лорд Кельвин, предложил шкалу температур, нижней точкой которой было -273,15 0С - абсолютный нуль, при этой величине не происходит движения молекул.

Так можно вкратце описать историю создания термометра и температурных шкал. В настоящее время наиболее широко распространены термометры со шкалой Цельсия, в США до сих пор используется шкала Фаренгейта, а в науке наиболее популярна шкала Кельвина.

На сегодняшний день существует множество конструкций термометров, приборов измеряющих температуру, основываясь на различных физических свойствах и широко применяемых в быту, науке и производстве.

Наверное, каждый из нас сталкивался с ситуацией, когда измерения повышенной из-за болезни температуры дают довольно неоднозначные результаты: то показания термометра слишком высоки, в то время как самочувствие не кажется таким уж плохим, то, наоборот, мы подозреваем градусник в приуменьшении серьезности ситуации.

Все может стать еще более запутанным, если измерять температуру термометрами нескольких типов: ртутным, электронным или инфракрасным (который также называется электронным бесконтактным термометром).

В инструкциях, прилагаемых к градусникам, можно найти информацию о том, что погрешность ртутного и электронного термометров составляет 0,1 °C, у инфракрасных чуть больше — 0,2-0,3 °C. Однако можно натолкнуться и на отзывы людей, которые пишут: погрешность электронного градусника иногда доходит до 0,5 °C. Отдел науки решил разобраться, действительно ли самым точным является ртутный термометр, принцип действия которого основан на тепловом расширении ртути, а также понять, как правильно пользоваться электронными приборами для измерения температуры, обратившись к эксперту и поставив собственный эксперимент.

Эксперт

На вопросы ответил Владимир Седых, коммерческий директор одной из фирм, производящей термометры .

— Можно ли утверждать, что ртутные термометры точнее электронных?

— Нет. Электронные термометры по точности не отличаются от ртутных: погрешность измерений обоих термометров составляет 0,1°C. Проблема электронных термометров в том, что для эффективного измерения температуры градусник должен очень плотно прилегать к поверхности тела, поэтому использовать его желательно в оральном или анальном отверстиях.

Практически все электронные термометры предназначены для измерения температуры тела человека оральным или анальным способами, но в России такой метод измерения непопулярен.

При использовании электронных термометров очень важно соблюдать нужное время измерения. В инструкции часто пишут: время измерения — 10 секунд. Но выдерживать его надо не менее 5 минут. Обычно термометр, когда снимает первое значение, издает характерный писк. После этого писка его лучше подержать еще пару минут.

— Но если электронный прибор определяет температуру почти мгновенно, зачем держать его несколько минут?

— Ртутный и электронный термометры снимают разную температуру: ртутный показывает максимальную температуру за определенный промежуток времени. (То есть, если вы его держите пять минут, он покажет максимальную температуру, которая у вас была в течение этих пяти минут.) Электронный термометр снимает температуру за считаные секунды, а держать несколько минут его нужно для того, чтобы он усреднил полученное значение. Стоит помнить, что температура тела любого человека может даже в течение минуты колебаться на достаточно большие значения — до 1°C.

— Что-нибудь еще может помешать точности данных, полученных при помощи электроники?

— На работу электронных термометров влияет еще один фактор — падение напряжения в элементах питания. Как правило, все батарейки служат в среднем около двух лет, если не поменять батарейку вовремя, то термометр начнет «врать». Как почти все измерительные приборы (например, тонометры), градусники имеют межповерочный интервал, как правило, это один-два года. А стеклянный термометр не поверяется в течение всего срока службы! Поэтому все электронные термометры должны проходить процедуру проверки не реже чем один раз в год, для некоторых изделий — один раз в два года. Это должно быть указано в техническом паспорте изделия. Производители обычно пишут: гарантия на термометр — столько-то лет. Но если читать внимательно инструкцию, там будет сказано:

чтобы эта гарантия сохранялась и чтобы прибор в течение срока гарантии показывал точную температуру, его надо регулярно привозить или в сервисный центр фирмы-производителя, или банально в метрологическую службу.

Стоимость проверки, а точнее поверки (метрологический термин), одного электронного термометра может доходить до 1 тыс. руб.

— А какими преимуществами обладает стеклянный термометр по сравнению с электронным?

— В отличии от электронного термометра, срок службы стеклянного термометра не ограничен — разумеется, при отсутствии механических повреждений. Если им бережно пользоваться, то он будет служить, можно сказать, вечно. Точность термометра не изменяется с годами, он герметичен, водонепроницаем, антиаллергенен, не требует замены элементов питания. Единственный минус старого ртутного термометра — это ртуть, а точнее, пары ртути. В Европе такие запрещены, и там давно используют стеклянные термометры без ртути. Совсем недавно такие появились и в России. В стеклянных термометрах нового образца

вместо ртути используется нетоксичный сплав металлов, состоящий из галлия, индия и олова. Такой термометр экологически чистый, безопасный, нетоксичный.

— А что вы можете сказать об электронных бесконтактных термометрах — инфракрасных?

— С инфракрасными термометрами нельзя достигнуть точности ± 0,1 °C, потому что луч, измеряющий температуру, проходит через воздушные потоки: кондиционер, обогреватель, лоб у вас влажный — все это влияет на результат измерений. Я, конечно, не могу утверждать стопроцентно, но я видел огромное количество инфракрасных термометров, и ни одного с погрешностью ± 0,1 °C не видел. Лучший показатель — это ± 0,2 °C. Инфракрасные термометры удобно применять, например, в санитарной зоне аэропорта для быстрого бесконтактного измерения температуры.

— Каким термометром вы посоветуете пользоваться в домашних условиях?

— Вообще, рекомендуется иметь дома один электронный или инфракрасный термометр для быстрых измерений и один ртутный, а лучше стеклянный безртутный, чтобы следить за температурой в динамике, если человек уже болен. Хотя, конечно, лучше всего не болеть, чего вам и желаю!

Эксперимент

В ходе эксперимента корреспонденты отдела науки привлекли коллег из отдела технологий и использовали три термометра: стеклянный ртутный, электронный и инфракрасный. В опыте принимали участие пять человек, каждый из которых измерял температуру пять раз: первый раз — ртутным градусником, второй — электронным, но «неправильным», привычным нам способом, в подмышечной впадине (стоит отметить, что в инструкции к термометру этот способ был указан как имеющий право на жизнь), третий — электронным термометром, расположив его, согласно инструкции, под языком, четвертый — инфракрасным градусником. В последний раз мы снова измерили температуру этим же термометром, но перед этим тщательно протерли его датчик. Полученные нами результаты можно увидеть в таблице ниже.

В переводе с греческого языка означает «измерять тепло». История изобретения термометра берет начало с 1597 года, когда Галилей создал термоскоп – шарик с припаянной трубкой – для определения степени нагретости воды. Этот прибор не имел шкалы, а его показания зависели от атмосферного давления. С развитием науки термометр видоизменялся. Жидкостный термометр впервые был упомянут в 1667 году, а в 1742 году шведский физик Цельсий создал термометр со шкалой, в которой точка 0 соответствовала температуре замерзания воды, а 100 – температуре ее кипения.

Мы часто пользуемся термометром для определения температуры воздуха на улице или температуры тела, однако этим применение термометра вовсе не ограничивается. На сегодняшний день существует множество способов измерить температуру вещества, а современные термометры совершенствуются до сих пор. Опишем наиболее распространенные типы измерителей температуры.

Принцип действия данного типа термометров основан на эффекте расширения жидкости при нагревании. Термометры, у которых в качестве жидкости используется ртуть, часто применяются в медицине для измерения температуры тела. Несмотря на токсичность ртути, ее использование позволяет определять температуру с большей точностью по сравнению с другими жидкостями, так как расширение ртути происходит по линейному закону. В метеорологии используют термометры на спирту. Это связано в первую очередь с тем, что ртуть загустевает при значении 38 °С и не годится для измерения более низких температур. Диапазон жидкостных термометров в среднем составляет от 30 °С до +600 °С, а точность не превышает одну десятую долю градуса.

Газовый термометр

Газовые термометры работают по тому же принципу, что и жидкостные, только в качестве рабочего вещества в них используется инертный газ. Этот тип термометра является аналогом манометра (прибора для измерения давления), шкала которого градуируется в единицах температуры. Основным преимуществом газового термометра является возможность измерения температур около абсолютного нуля (его диапазон составляет от 271 °С до +1000 °С). Предельно достижимая точность измерения составляет 2*10 -3 °С. Получение высокой точности газового термометра является сложной задачей, поэтому такие термометры не используются в лабораторных измерениях, а применяются для первичного определения температуры вещества.

Этот вид термометров работает по аналогии с газовыми и жидкостными. Температура вещества определяется в зависимости от расширения металлической спирали или ленты из биметалла. Механический термометр отличается высокой надежностью и простотой в использовании. Как самостоятельные приборы такие термометры широкого распространения не получили и в настоящее время используются в основном в качестве устройств для сигнализации и регулирования температуры в системах автоматизации.

Электрический термометр (термометр сопротивления)

В основу работы электрического термометра заложена зависимость сопротивления проводника от температуры. Сопротивление металлов линейно увеличивается с ростом температуры, поэтому именно металлы и используются для создания этого типа термометров. Полупроводники по сравнению с металлами дают большую точность измерений, однако термометры на их основе практически не выпускаются из-за сложностей, связанных с градуировкой шкалы. Диапазон термометров сопротивления напрямую зависит от рабочего металла: например, для меди он составляет от -50 °С до +180 °С, а для платины – от -200 °С до +750 °С. Электрические термометры устанавливают в качестве датчиков температуры на производстве, в лабораториях, на экспериментальных стендах. Они часто комплектуются совместно с другими измерительными устройствами

Также называют термопарным. Термопара представляет из себя контакт двух разных проводников, измеряющих температуру на основе эффекта Зеебека, открытого в 1822 году. Этот эффект состоит в появлении разницы потенциалов на контакте между двумя проводниками при наличии между ними градиента температур. Таким образом, через контакт при изменении температуры начинает проходить электрический ток. Преимуществом термопарных термометров является простота исполнения, широкий диапазон измерений, возможность заземления спая. Однако есть и недостатки: термопара подвержена коррозии и другим химическим процессам со временем. Максимальной точностью обладают термопары с электродами из благородных металлов и их сплавов – платиновые, платинородиевые, палладиевые, золотые. Верхняя граница измерения температуры с помощью термопары составляет 2500 °С, нижняя – около -100 °С. Точность измерения термопарного датчика может достигать 0,01 °С. Термометр на основе термопар незаменим в системах управления и контроля на производстве, а также при измерении температуры жидких, твердых, сыпучих и пористых веществ.

Волоконно-оптический термометр

С развитием технологий изготовления оптоволокна, возникли новые возможности его использования. Датчики на основе оптоволокна проявляют высокую чувствительность к различным изменениям во внешней среде. Малейшее колебание температуры, давления или натяжения волокна приводят к изменениям распространения в нем света. Оптоволоконные датчики температуры часто применяются для обеспечения безопасности на производстве, для пожарного оповещения, контроля герметичности емкостей с огнеопасными и токсичными веществами, обнаружения утечек и т. п. Диапазон таких датчиков не превышает +400 °С, а максимальная точность составляет 0,1 °С.

Инфракрасный термометр (пирометр)

В отличие от всех предыдущих типов термометров, является бесконтактным прибором. Более подробно прочитать про пирометры и его характеристики можно в отдельной на нашем сайте. Технический пирометр способен измерять температуру в диапазоне от 100 °С до 3000 °С, с точностью до нескольких градусов. Инфракрасные термометры удобны не только в условиях производства. Все чаще они применяются для измерения температуры тела. Это связано со многими преимуществами пирометров по сравнению с ртутными аналогами: безопасность использования, высокая точность, минимальное время на измерение температуры.

В завершение отметим, что сейчас сложно представить себе жизнь без этого универсального и незаменимого прибора. Простые термометры можно встретить в быту: они используются для поддержания температуры в утюге, стиральной машине, холодильнике, измерения температуры окружающего воздуха. Более сложные датчики устанавливают в инкубаторах, теплицах, сушильных камерах, на производстве.

Выбор термометра или датчика температуры зависит от сферы его использования, диапазона измерения, точности показаний, габаритных размеров. А в остальном – все зависит от вашей фантазии.