ТЕРМОМЕТР

ТЕРМОМЕТР, прибор для измерения темп-ры. На практике наибольшее распространение получили Т. жидкостные и электрические.

Устройство жидкостных Т. основано на свойстве жидкостей заметно изменять свой объём с изменением темп-ры. Жидкостные Т. состоят из цилиндрического или шарообразного стеклянного резервуара и впаянного в него стеклянного цилиндра-капилляра. Резервуар и часть капилляра заполняются ртутью, подкрашенным этиловым спиртом или толуолом. Верхний конец капилляра запаивается. Изменение высоты столбика жидкости в капилляре Т. соответствует изменению темп-ры среды, в к-рую Т. погружён.

Для отсчёта темп-ры к капилляру Т. прикрепляется пластинка из молочного стекла со шкалой делений, соответствующих градусам и десятым долям градусов температуры.

На Т., применяемых в СССР, принята стоградусная шкала делений (Цельсия), где за нуль градусов берётся положение вершины столбика жидкости в капилляре Т., помещённого в тающий лёд, а за 100 градусов принято её положение, когда Т. находится в кипящей воде при нормальном атмосферном давлении (760 мм).

Существуют Т. со шкалой деления Реомюра, у к-рых за нуль градусов принята точка таяния льда, а точка кипения воды обозначена цифрой 80. Во многих зарубежных странах принята шкала Фаренгейта, где точке таяния льда соответствует цифра 32, а точке кипения воды - цифра 212.

Для предохранения от поломки капилляр Т. вместе со шкалой заключают в защитный стеклянный цилиндр, спаянный обычно с резервуаром термометра.

Существуют различные типыТ. Срочные Т. (рис. 1, а) в большинстве своём служат для измерения темп-ры в любой данный момент. К ним относятся Т. психрометрические (рис. 1, б), применяемые для измерения темп-ры и влажности воздуха, Т. для измерения темп-ры почвы (рис. 1, в), технические, комнатные (рис. 1, г) и др. Применяются также минимальные и максимальные термометры.

Рис. 1. Термометры: а - срочный, б - психрометрический, в - вытяжной почвенный, г - комнатный, д - медицинский

Т. минимальные (рис. 2, а) применяются для измерения наименьшей темп-ры за промежуток времени между двумя наблюдениями. По ним же можно отсчитать и темп-ру в данный момент. По устройству минимальные Т. отличаются от срочных тем, что в их капиллярах имеется свободно передвигающийся стеклянный штифтик с утолщёнными концами. Минимальные Т. наполняются спиртом, т. к. спирт замерзает при более низкой темп-ре (-117,3), чем ртуть (-38,9). Для наблюдений минимальные Т. устанавливают в строго горизонтальном положении, иначе штифтик в капилляре будет скользить по уклону. При понижении темп-ры столбик спирта в капилляре сокращается и своим мениском увлекает штифтик. При повышении темп-ры столбик спирта удлиняется, штифтик же остаётся на месте. Так. обр., верхняя головка штифтика всегда показывает наименьшую темп-ру между двумя сроками наблюдений, а верхний конец столбика спирта - темп-ру в данный момент. После каждого отсчёта темп-ры штифтик подводится своей головкой к мениску спирта, для чего резервуар Т. несколько приподнимают. При этом надо следить, чтобы штифтик не вышел за пределы столбика спирта.

Т. максимальные (рис. 2, б и в) служат для измерения наивысшей темп-ры за период между двумя наблюдениями. Максимальные Т. наполняются ртутью. В отличие от остальных Т. в капилляр максимального Т., в месте впайки его в резервуар, пропускают конец штифта, впаянного в дно резервуара. Это приспособление увеличивает трение ртути о стенки капилляра и мешает свободному проходу её из капилляра в резервуар. Вследствие этого при понижении темп-ры ртуть из капилляра не может опуститься в резервуар, а остаётся на месте, разрываясь с остальной частью её. В результате этого верхний конец столбика ртути в таком Т. всегда показывает наивысшую темп-ру за предшествующий наблюдению период. После наблюдений максимальный Т. берут за середину и, держа резервуаром книзу, несколько раз встряхивают, чтобы соединить разорвавшуюся ртуть и привести Т. в рабочее состояние. Для наблюдений максимальные Т. рекомендуется укладывать, как и минимальные, горизонтально. По типу максимальных Т. изготовляют медицинские термометры (рис. 1, д).

Рис 2. Термометры: а - минимальный, б - максимальный, в - резервуар максимального термометра, г - термометр сопротивления

Для измерения темп-ры воздуха Т. устанавливают так, чтобы он был защищён от прямых солнечных лучей, для чего применяют спец. метеорологические будки и защиты. Для измерения темп-ры нижних слоёв почвы Т. обычно заключают в спец. оправы.

При необходимости измерить темп-ру тела, находящегося на нек-ром расстоянии, пользуются дистанционными электрическими термометрами. Из электрических Т. наибольшее распространение получили Т. сопротивления и термоэлектрические Т. (термопары). В с.-х. практике они применяются, в частности, для измерения темп-ры растений.

Устройство Т. сопротивления (рис. 2, г) основано на свойстве металлов закономерно изменять сопротивление с изменением температуры. Приёмной частью Т. сопротивления служит тонкая с достаточно большим сопротивлением проволока (обычно платиновая). Сопротивление проволоки д. б. точно измерено. Проволока наматывается на изолятор цилиндрической или плоской формы. В целях защиты от повреждений изолятор с намотанной на него проволокой прикрывается изоляционным материалом, хорошо проводящим тепло. Концы проволоки приёмной части Т. соединяются проводниками с измерительным прибором, к-рым обычно является мостик сопротивления с гальванометром. Источником электротока служит электрическая батарейка. Перед пользованием Т. градуируют, т. е. определяют степень изменения сопротивления приёмника в зависимости от изменения темп-ры. Зная зависимость изменения сопротивления приёмной части Т. от изменения темп-ры, легко можно измерить темп-ру любого тела.

Термоэлектрический Т., или термопара, в качестве приёмной части имеет 2 покрытые изоляторами тонкие проволочки или пластинки разнородных металлов, спаянные на концах. Величина электродвижущей силы, а следовательно, и термоэлектрического тока в такой термопаре зависит от рода металлов и пропорциональна разности темп-ры спаев. При измерении темп-ры один спай термопары помещается в источник тепла, темп-pa к-рого либо точно известна и постоянна (напр., тающий лёд), либо непрерывно измеряется обычным Т. Второй спай помещается в среду, темп-ру к-рой надо измерить. Перед использованием термопары её градуируют, т. е. определяют изменение термоэлектрического тока в зависимости от изменения темп-ры. Измерительным прибором является гальванометр.

Биметаллический Т. представляет собой пластинку, спаянную из 2 разнородных металлических полосок, имеющих различные коэф-ты расширения. При понижении темп-ры пластинка будет изгибаться. Если один конец её закрепить, то другой будет перемещаться по шкале, к-рая заранее градуируется. Для непрерывной записи изменения темп-ры свободный конец пластинки соединяют системой рычагов с пером, к-рое соприкасается с барабаном, вращающимся при помощи часового механизма (биметаллические термографы).

И. Петунин

Литература: Аверкиев М., Метеорология, [М.], Московский университет, 1951; Гольцман М., Основы методики аэрофизических измерений, М.-Л., 1950; Кедроливанский В., Стернзат М., Метеорологические приборы, измерение метеорологических элементов, Л., 1953.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663