Градусник как работает – что это такое? На чем основано их действие? Для чего нужны? Термометры для измерения температуры воздуха и другие модели — Эксперт — интернет-магазин электроники и бытовой техники

Содержание

Как работает ртутный градусник?

В нынешнее время нанотехнологий и электроники, по-прежнему существует много привычных предметов, которые раньше всегда служили верой и правдой, и еще долго будут оставаться такими же полезными. К таковым относится и такая, присутствующая в каждом доме, необходимая вещь как максимальный медицинский термометр.

Как ни странно, у медицинского термометра очень богатая многовековая история, начавшаяся с Галилео Галилея, за которую он претерпел десятки изменений, в результате которых, мы имеем сейчас такое простое и надежное средство измерения максимальной температуры человеческого тела.

Ртутные градусники, конечно, приносят в своем использовании некоторые неудобства, поскольку имеют большое время измерения, однако их точность и дешевизна с успехом это компенсируют. Благодаря развитию прогресса, появились и другие, более быстрые, способы измерения температуры, однако, благодаря своей достоверности, ртутные градусники будут служить еще не один десяток лет.

Чтобы понять, как работает ртутный градусник, необходимо изучить его устройство. Непосредственно ртутный градусник состоит из резервуара с ртутью, трубки для движения ртути, шкалы с градуировкой в градусах и стеклянного корпуса. В каждом медицинском термометре используется около двух грамм ртути, которая, к сожалению, в случае разрушения градусника, может представлять собой ощутимую опасность для здоровья человека.

Самым главным компонентом градусника является измерительная трубка. При простом внешнем виде, на самом деле она имеет в своем устройстве одну характерную особенность. Если внимательно, при помощи лупы рассмотреть место соединения трубки с ртутным резервуаром, то можно заметить, что в этом месте имеется значительное сужение канала прохождения ртути.

Нагревая резервуар с ртутью температурой тела, мы приводим в действие один из законов физики, когда нагрев вещества производит его расширение. Соответственно, расширившаяся, таким образом, ртуть выходит через сужение канала в измерительную трубку под давлением. Излишки ртути, выдавленные из резервуара, образуют именно тот столбик, по которому, благодаря шкале, мы видим значение температуры в градусах.

Далее отмечая, как устроен ртутный градусник, можно рассказать, что поскольку в измерительной трубке никакого давления ртути уже нет, а напротив, там при изготовлении создан вакуум, на активное вещество, относительно стенок трубки, уже действуют силы поверхностного натяжения, которые еще и благодаря плотности ртути, не дают более холодной чем в резервуаре ртути, вернуться через сужение обратно. Благодаря именно этому свойству, медицинский градусник и называется максимальным.

Он, по окончании измерения, всегда фиксирует ртуть в её максимальном положении, благодаря чему мы и знаем значение температуры своего тела. Конечно, кроме ртути можно было бы использовать и другие вещества, как, к примеру, в комнатных и уличных термометрах. Но дело в том, что именно ртуть обладает самыми линейными характеристиками расширения при нагревании, что и делает её самой точной для отображения даже десятых долей градусов.

принцип действия, схема и т.д.

Ртутный термометр — это прибор для измерения температуры, в котором в качестве жидкости используется ртуть, единственный жидкий метал. Когда ртуть нагревается или охлаждается, то она расширяется или сжимается с устойчивым соотношением в широком диапазоне температур.

Технический ртутный термометр угловой

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Уровень ртути легко считывается в стеклянных капиллярных трубках, так как ртуть не смачивает и не прилипает к трубке в отличие от других жидкостей. Причина этого кроется в том, что молекулы ртути притягиваются к друг другу сильнее, чем они прилипают к стеклу или другим материалам.

Единственным недостатком ртути является то, она опасна для здоровья и отравляет окружающую среду. Если ртутный термометр сломается, то необходимо строго следовать соответствующим процедурам, принятым на предприятии, в отношении утилизации и сбора пролившейся ртути.

Ртуть, образующая выпуклый мениск

Мениск — это искривленная поверхность столба жидкости. Выпуклый мениск закруглен, и его середина выше чем края. Когда показания снимаются с жидкостного ртутного термометра, то температура будет соответствовать линии на шкале, которая будет касаться вершины мениска.

Ртуть нельзя использовать для измерения температур ниже -38,83°C, так как это температура замерзания ртути. Однако, можно расширить диапазон измеряемых температур с использованием ртути и ниже -38,83°C, если добавить в ртуть другую жидкость, например, таллий и создать ртутный сплав. Как и чистая ртуть, этот сплав ртути будет сжиматься и расширяться с устойчивым соотношением. Уровень сплава также легко виден в стеклянных капиллярных трубках ртутного термометра.

стеклянные технические термометры ТТЖ-М исп.1-П и ТСЖ-Х. Принцип действия и характеристики жидкостных термометров

Жидкостный термометр абсолютно справедливо до сих пор считается наиболее распространенным, хотя самый пик его использования пришелся на вторую половину прошлого века. Тем не менее, именно такого типа прибор и сегодня можно встретить в большинстве случаев, когда необходимо измерение температуры, потому следует разобраться, что это, как работает и как с ним обращаться.

Особенности, плюсы и минусы

Жидкостный термометр, как следует из названия, представляет собой прибор для измерения температуры, работа которого возможна благодаря использованию жидкости – текущая температура определяется благодаря тепловому расширению вещества. Вы могли не знать, что этот прибор называется именно так, но его описание даст понять, что его вы видели многократно –

это узкий и тонкий, вертикально ориентированный прозрачный резервуар из стекла или кварца. Внутри него – столбик подкрашенной жидкости, уровень которой меняется в зависимости от температурных условий окружающей среды. К резервуару крепится шкала с отметками, позволяющая выразить результат замеров в градусах.

То, чем заполнен капилляр термометра, должно быть указано в регистрационном удостоверении, ведь утечка спирта, часто выступающего в роли жидкости, не катастрофична для присутствующих, а вот утечка ртути весьма опасна. ГОСТ не запрещает использовать оба варианта наполнителя и экспериментировать с другими жидкостями, но пользователь обязан знать состав, чтобы адекватно реагировать на разгерметизацию капилляра.

Жидкостные термометры так или иначе считаются одними из самых лучших. Во-первых, они работают на чистой физике, не нуждаясь в источниках питания. Во-вторых, ртутный вариант обладает минимальной термометрической погрешностью – она составляет не более 0,1 градуса. Любые жидкостные термометры стоят очень дешево, обслуживать их просто, а при соблюдении правил эксплуатации они могут служить десятилетиями. При этом диапазон измеряемых температур, в зависимости от выбранной жидкости, может быть каким угодно – от -200 до +750 градусов!

При этом выбор модели позволяет точнее определять температуру в определенном температурном сегменте – например, от 1 до 100 градусов (для воды), от 30 до 40 (градусники для медицины и животноводства), до 150 и выше (промышленные).

Минусы у жидкостных термометров тоже присутствуют, но они обычно касаются не всех таких агрегатов, а только конкретной жидкости, которая используется. Сверхточный ртутный агрегат опасен утечкой своей «начинки», которая при -39 градусах и вовсе замерзает, а межповерочный интервал устройства составляет добрых 10 минут – быстрее зафиксировать точные данные не получается. Спиртовой термометр «работает» быстрее и является безопасным, но не дает аналогичной точности.

Есть еще и термометры, наполненные органическими жидкостями. Их недостатком является то, что наполнитель смачивает стекло, оставляя на нем разводы при «отступлении», и это может сбивать с толку человека, снимающего показания.

Назначение

Потенциальная сфера применения жидкостных термометров довольно разнообразна, но для каждого случая следует выбирать прибор, предназначенный для решения конкретной задачи. Чаще других можно встретить следующие варианты агрегатов:

для помещений с поверкой уровня температуры – чаще всего спиртовые агрегаты, предназначенные для измерения условий в комнате, где находятся люди; могут также использоваться на улице в регионах, где не бывает экстремальных температур, часто ограничиваются шкалой от -50 до +50;
для измерения температуры при готовке – оснащены только плюсовой температурной шкалой, от уровня комнатной температуры до максимума, который способна выдать печь или духовка; необходимы для создания условий, позволяющих довести продукты до оптимальных кулинарных кондиций;
для систем отопления – также имеют лишь плюсовую шкалу примерно до 70-80 градусов, предназначены для определения температуры теплоносителя, достаточной для полноценного обогрева помещения, но которой не хватило бы для выхода устройства из строя;
технический – предназначен для измерений температуры в любых других ситуациях, теоретически имеет наиболее широкий диапазон измеряемых температур, но при этом может быть узкоспециализированным, что уменьшает шкалу и повышает точность проводимых измерений.

Принцип действия и устройство

Жидкостный термометр работает на основании физической закономерности, согласно которой большинство веществ при нагревании имеют свойство расширяться. Для заполнения вертикального капилляра используют жидкости, как вещества, имеющие достаточно стабильный коэффициент расширения. Помимо основной жидкости, которая расширяется или сужается в зависимости от изменений температуры, в колбе нет ничего, даже воздуха – это позволяет наполнителю вести себя естественно при расширении, ведь газ мог бы тормозить расширение.

Вариантов наполнителей существует довольно много – об этиловом спирте и ртути знает даже средний обыватель, однако используются еще и толуол, а также такие органические жидкости, как керосин, петролейный эфир или пентан. Каждое из этих веществ имеет свои специфические характеристики, а выбор на тот или иной наполнитель обычно падает благодаря тому, что существенно различаются температуры замерзания и испарения этих веществ.

Следовательно, при покупке термометра следует ориентироваться на те условия, в которых ему придется работать, ведь наполнитель всегда должен оставаться жидким.

Что касается шкалы, то она также приспособлена под потребности, ради которых изготовлен данный вид термометра. Так, в нашей стране широко распространены бытовые термометры для измерения температурных условий в помещении или на улице, у которых шкала размечена в градусах Цельсия, а диапазон примерно соответствует климатическим условиям региона (модели для улицы) или типичной температуре в помещении. При этом во многих англоязычных странах для тех же нужд используется шкала с фаренгейтами – при желании их можно перевести в градусы по Фаренгейту, но много где людям удобнее так. Кроме того, ртутные градусники медицинского и ветеринарного назначения оснащены шкалой, размеченной в десятых долях градуса – это позволяет определить температуру с высочайшей точностью.

Следует отметить, что расстояние между делениями необязательно фиксированное – оно зависит от толщины трубки, заполненной термометрической жидкостью. Как правило, чем толще трубка, тем большим будет расстояние по шкале между соседними значениями, хотя эта закономерность, конечно, действует только при условии, что речь идет об одной и той же заполняющей жидкости.

Разновидности

Классификация термометров весьма обширная – грубо говоря, для измерения температуры любого вещества в любых условиях, где это вообще может понадобиться, используется свой вид агрегата. Спецификация во многих случаях очень точно описывает потенциальную сферу применения – например, существуют классы ТТЖ-М исп. 1-П (технические модели со стеклянным корпусом, классические градусники или керосиновые модели для оценки состояния среды в трубопроводах)), ТСЖ-Х (устройства для холодильников, отличаются стойкостью к низким температурам, но могут быть не приспособлены для нагрева хотя бы до комнатных условий), ТС-4М (устройства для молока) и так далее. Каждый из таких вариантов имеет свои собственные характеристики, идеально приспособленные для будущих условий работы.

Обладая минимальными знаниями о назначении той или иной термометрической жидкости, можно по одному лишь внешнему виду агрегата определить, для каких целей он нужен. Например, желтый капилляр, при определенном угле наклона отсвечивающий характерным металлическим блеском, говорит о том, что устройство заполнено ртутью, а если еще и шкала в десятых градуса, то можно сделать вывод, что это градусник – тут очень тонко выставленные показатели расширения позволяют определить температуру с идеальной точностью.

Красный столбик, как правило, говорит о том, что перед вами – подкрашенный спирт, традиционно используемый для оценки состояния атмосферы.

Производители

Когда речь заходит о выборе производителя бытовых жидкостных термометров, то можно не обращать особого внимания на производителя – качество всех брендов примерно одинаковое, и если вы обращаетесь с агрегатом аккуратно, то он прослужит очень долго.

Более требовательными стоит быть тем покупателям, которые хотят купить сложную модель, предназначенную для работы в экстремальных условиях.

Среди российских производителей наибольшую известность получил бренд «Термоприбор» (город Клин) – это предприятие выпускает широчайший ассортимент температурных агрегатов для всех видов измерений, включая виброустойчивые модели. Что касается последнего сегмента, то только здесь у «Термоприбора» есть определенная конкуренция в виде петербургского предприятия «Росма».

Безусловно, в мире производителей термометров намного больше, и хотя бы некоторые из них так или иначе представлены в нашей стране. Среди них – довольно известные AEG, BabyOno, Braun, Bremed, CamryClatronic, Gamma, Little Doctor, Omron, Rossmax, Microlife, Nokia, TFA и ряд других. Некоторые из названных брендов специализируются не столько на жидкостных, сколько на инфракрасных или электронных агрегатах, а другие, напротив, выпускают только капиллярные термометры.

Эксплуатация и меры предосторожности

Ни для кого не секрет, что ртуть опасна для здоровья человека, и если термометр разбился, следует принимать особые меры по очистке помещения. Тут же уточним, что агрегаты с красной жидкостью не опасны ни в коей мере – если даже прибор разбился, то из него вытечет только спирт. При такой «аварии» нужно просто дать пролившейся жидкости высохнуть, тщательно поискать и удалить все стеклянные осколки, решить вопрос с красным пятном, которое могло остаться на ковре.

Намного серьезнее будет ситуация, если разбился тот термометр, у которого был желтый капилляр с металлическим отливом. Обратите внимание, что опасна не столько ртуть (если только она не попадает в организм), сколько ее испарения, потому крайне неправильно сметать ее веником или пытаться втянуть пылесосом – так вы только раздробите ртутные шарики и не решите проблему.

Наиболее разумный вариант решения проблемы – вызвать специальную бригаду для демеркуризации помещения.

Если вы живете в небольшом городке далеко от мегаполисов, где помощи со стороны ждать не приходится, действуйте решительно, но с умом. Во-первых, не накапливайте в помещении ртутные пары – обязательно откройте окно или балкон, но не создавайте сквозняков. Если есть возможность, понизьте температуру ниже 19 градусов – так ртуть перестанет испаряться. Во-вторых, не бросайте ртуть в мусор – она ведь продолжит испаряться; вместо этого «упакуйте» ее в банку с водой (у посудины должна быть закручивающаяся крышка). Пропитавшиеся ртутью вещи лучше выбросить, комнату внимательно осмотрите с фонариком.

О принципе действия жидкостного термометра смотрите далее.

Как работает инфракрасный градусник?

Инфракрасный градусник. Поскольку этот гаджет появился не так уж давно в продаже, то среди нас есть немало пользователей, которые вообще не знают, что это за прибор и как он функционирует. Далее мы расскажем детально обо всем, что касается работы этого девайса.

Когда мы плохо себя чувствуем, то берем в руки градусник, чтобы измерить температуру тела. Ведь она является важным показателем того, в каком состоянии находится организм человека. В каждой семье есть дома градусник. Есть он и в медицинских учреждениях. Без него не обойтись врачу, который ведет прием.

Обычный градусник хорош тем, что он способен обеспечить точные измерения. Однако он одновременно представляет опасность. Разбить градусник очень просто, обронив его на пол. Хрупкое стекло не выдержит. А проблема заключается в том, что в приборе содержится ртуть, которая и представляет опасность для человека.

Уже есть такие приборы, способные измерять температуру поверхности бесконтактным методом. В частности, сейчас высоко ценится пользователями медицинский инфракрасный термометр. О нем много хороших отзывов, так как он очень удобен для того, чтобы контролировать температуру тела ребенка.

Именно этим можно объяснить его большую популярность. Однако его достоинством нужно признать также и безопасность. Далее мы остановимся более подробно на всех других качествах термометра и ИК-устройств, с помощью которых измеряют температуру тела.

Что представляет собой инфракрасный термометр?

В аптеках уже можно увидеть и купить новинки устройств, способных измерить температуру тела человека не только тогда, когда легко прикасаешься к нему, но и даже на маленьком расстоянии.

Некоторые настолько скептически отнеслись к такому новшеству, что не стали его применять. Они посчитали, что не нужно приобретать этот девайс для домашнего использования. Только напрасно потратишь деньги. Но правильно ли это?

ИК-термометр – это прибор, с помощью которого можно дистанционно измерять температуру любых поверхностей. Пирометры нашли применение в промышленности для того, чтобы определять на безопасном расстоянии показатели температуры самых разных объектов даже в неблагоприятных условиях. Это могут быть, например, какие-то предметы, которые вращаются. Это могут быть какие-то объекты, которые находятся под напряжением или во вредной среде.

Название прибора говорит само за себя. Ведь нетрудно догадаться, что такое устройство наделено способностью улавливать инфракрасное излучение тела человека и преобразует его в показатели температуры. Как известно, излучением инфракрасного спектра называются электромагнитные волны, расположенные между микроволновым радиоизлучением и красной частью спектра, который виден.

ВАЖНО! Обращаем внимание, что «инфра» означает «под». Значит, спектр волн, находящийся «под красным». Аналогичные излучения человеческая кожа воспринимает как тепло.

Надо признать, такие девайсы просто идеальны для того, чтобы их применять в домашних условиях. Например, когда появилась необходимость измерить температуру ребенка во время его сна. Бесконтактный метод позволит сделать это, не потревожив его.

Термометры в зависимости от локализации измерения температуры принято делить на несколько видов:

УШНЫЕ. У них очень высокая точность. Это их отличительная черта. Чтобы ими правильно пользоваться, необходимы некоторые навыки. Чтобы применить устройство, пользователь должен несколько оттянуть раковину уха. Запрещается применять устройство, когда воспалено среднее ухо. Нельзя этим заниматься и тогда, когда ребенок кричит. В этом случае полученные сведения будут искажены.

ЛОБНЫЕ. Стоит только прикоснуться наконечником термометра к коже в области виска или лба, как показатели будут получены.

БЕСКОНТАКТНЫЕ. Чисто внешне эти бесконтактные приборы очень похожи на пистолет. Такой девайс определяет показатели температуры на расстоянии.

ВАЖНО! Обращаем внимание: если обращаться с устройством точно так, как написано в инструкции, то прибор сможет обеспечить очень высокую точность.

Как пользоваться?

Алгоритм действий пользователя для того, чтобы определить показатели температуры, зависит от опций, которые предусмотрел производитель. Его описание можно найти в инструкции. Для того чтобы получить точные данные, требуется соблюдать правила.

Нельзя прибор ронять, ударять по нему другими предметами. Необходимо следить за тем, чтобы батарейки были заряжены. С помощью салфетки, смоченной спиртом, нужно протирать датчик и жидкокристаллический дисплей. Делать это нужно так, чтобы не касаться руками этих частей.

Необходимо насухо протереть кожу больного перед тем, как производить замеры бесконтактным инфракрасным устройством. Измерение производят несколько раз. Точным будет усредненный результат.

Чтобы не допустить перегрева устройства, что может привести к получению недостоверных данных, рекомендуется после четырех манипуляций делать десятиминутный перерыв.

ВАЖНО! Для того чтобы определить погрешности аппарата, необходимо измерить температуру тогда, когда человек чувствует себя хорошо. А потом сравнить ее с нормой (36,6 градуса). Выявленное отклонение потом можно будет применить, когда нужно будет уточнить результат, во время использования прибора по необходимости.

Достоинства инфракрасных градусников

Прибор очень быстро измеряет температуру тела человека. Градуснику необходимо максимум полминуты, чтобы получить результат. В некоторых сложных случаях бывает достаточно пяти минут. Как только измерения окончены, девайс сигнализирует об этом с помощью звука. Для пользователя это очень удобно.

Термометр наделен небольшой памятью. Значит, если появится необходимость, то всегда можно опять посмотреть результаты нескольких последних измерений. То есть у пользователя есть возможность осуществлять контроль динамики температуры.

В использовании градусник не представляет опасности. Это важно для тех родителей, у которых маленькие дети. Все потому, что такой градусник не разобьешь, чего не скажешь о ртутном термометре. Тот может вдребезги разбиться. А выделяемые ртутью пары представляют опасность.

Таким градусником очень просто пользоваться. Даже ребенку. Он самостоятельно может измерить температуру своего тела.

ВАЖНО! Обращаем внимание на то, что незначительные повреждения ИК-термометра не представляют опасности здоровью.

Градусник готов для очередного измерения, как только нажмешь стартовую кнопку. Напомним, что ртутный термометр перед применением необходимо встряхнуть.

На приборе есть две шкалы: Цельсия и Фаренгейта. Их можно переключать и делать на каждой измерения.

Полученный результат можно увидеть на экране. Выводимые цифры отчетливые. Их легко увидеть. Дисплей достаточно большой. Поэтому на нем увидеть цифры может даже тот, у кого есть какие-то проблемы со зрением.
В отдельных моделях на функционале есть такая удобная опция, как подсветка. Это позволяет пользоваться устройством даже там, где плохое освещение.

Как только процедура окончена, термометр автоматически выключается.

У всех моделей эргономичный дизайн и форма.

В целях профилактики, чтобы просто обеззараживать предмет, предусмотрены сменные наконечники. Они входят в комплект.

ВАЖНО! Обращаем внимание, что с бесконтактными моделями можно измерять как температуру тела человека, так и предметов. Скажем, воды в ванночке, где будет купаться ребенок. Также измеряется температура питания для детей или воздуха в помещении, где отдыхает ребенок.

У некоторых приборов есть водонепроницаемый корпус. И потому его можно мыть в воде. Допускается дезинфекция прибора, когда его окунают в обеззараживающую жидкость.

Специальный футляр защищает устройство от ударов, пыли и лучей солнца.

У термометра маленькие размеры. Для него всегда найдется место в аптечке.

Недостатки инфракрасных градусников

Иногда устройства выдают результат измерений, у которого большая погрешность. Особенно часто это проявляется у дешевых моделей. Прибор ведет себя так же, если его неправильно эксплуатируют. Обращаем внимание, что изредка такая погрешность составляет более 0,5 градуса.

Температуру тела измеряют лишь в определенных участках. Это лоб, виски, уши.

Когда измеряете в области наружного слухового прохода, то имейте в виду, что в случае воспалительного процесса результат не может быть достоверным.

Неправильное применение модели «для уха» может привести к травме барабанной перепонки и раковины уха.

При измерении температуры у ребенка, который кричит или плачет, результат будет искаженным.

Устройство необходимо регулярно проверять на правильность измерения. Такие тесты проводит специализированный сервисный центр.

Градусник необходимо оберегать от прямых солнечных лучей.

Необходимо постоянно менять батарейки.

Цены на такие градусники довольно высокие.

Выбираем подходящий ИК-градусник

В продаже инфракрасные градусники самых разных производителей представлены в большом ассортименте, что всегда затрудняет выбор. У некоторых из них много функций, что ведет к удорожанию товара. Поэтому покупатель должен определиться, насколько ему нужна та или иная опция. Поэтому дадим несколько полезных советов, как выбирать ИК-градусник.

Когда покупаешь такой товар с расчетом, что будешь проводить измерения преимущественно у маленького ребенка, то выбирай модель бесконтактную. Можно выбрать и лобную модель, у которой вид игрушки. Такая модель предполагает, что при необходимости вы сможете произвести замер температуры и прочих объектов. Скажем, воды или какой-то другой жидкости. Можно замерить и воздух.

Тот, у кого есть проблемы со зрением, должен отдать предпочтение устройству, у которого большой дисплей, подсветка, а также крупные цифры.

Тому, кому всегда бывает трудно разобраться с работой какой-то техники, можно посоветовать какой-либо простой. В данном случае это прибор без дополнительных функций, которым можно управлять с помощью одной кнопки.

ВАЖНО! Когда покупают градусник с перспективой, что им будут пользоваться многие, то рекомендуем приобрести прибор бесконтактный или водонепроницаемый. Такие градусники самые гигиеничные.

принцип действия, схемы и т.д.

Биметаллический термометр — это прибор для измерения температуры, принцип работы которого основан на расширении и сжатии твердых тел.

Биметаллический термометр

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Прочность биметаллических термометров делает их приемлемыми для промышленного применения. Более того, биметаллические термометры способны противостоять температурам за пределами диапазона измерений.

Выход за пределы диапазона измерений означает, что термометр подвергается воздействию температур, которые либо выше, либо ниже самых высоких или самых низких показаний температуры на шкале термометра.

Схема биметаллического термометра

Что касается недостатков, то металлы, из которых изготавливаются биметаллические элементы термометров подвержены одному существенному дефекту, который отсутствует в жидкостных системах или манометрических системах. Так металлы могут закаливаться при воздействии температур свыше 1000°C в течение длительного времени. Закаливание биметаллических элементов понижает их чувствительность к изменениям температуры. Когда это происходит, то элемент не будет расширяться и как обычно при нагревании и сжиматься как обычно при охлаждении. Поэтому при повышении температуры стрелка не будет двигаться пропорционально повышению температуры. Когда температура будет понижаться, то стрелка не будет перемещаться пропорционально понижению температуры. Биметаллический элемент с закаленным элементом может слабо реагировать на повышение температуры и сильно реагировать на понижение температуры.

Принцип работы биметаллического термометра

У биметаллического термометра есть стрелка и шкала, с которой ведется отсчет показаний. Трубка биметаллического термометра служит в качестве контейнера, куда помещается для стержня и биметаллического элемента.

Биметаллический стержень (стержень, изготовленный из двух различных металлов, скрепленных вместе) может использоваться в качестве компенсатора в манометрических системах. Биметаллический элемент биметаллического термометра сходен с биметаллическим стержнем. Он также изготовлен из двух различных металлов, которые сжимаются или расширяются с различной степенью при изменениях температуры. Металл верхней части при нагревании расширяется больше, чем нижний, поэтому стержень изгибается в направлении, показанном на рисунке ниже. Металл наверху также сильнее сжимается при охлаждении и заставляет стержень изгибаться в противоположном направлении.

Биметаллический элемент реагирует на изменения температуры

Виды биметаллических термометров

Спиральный

Часто биметаллические элементы биметаллических термометров имеют форму спирали. Большинство элементов биметаллических термометров должны раскручиваться при нагревании. Однако это вовсе не обязательно. Некоторые, наоборот закручиваются при нагревании. Независимо от конструкции, направление движения элемента термометра будет известно и стрелка покажет изменения температуры.

Спиральный элемент реагирует на изменения температуры

Элемент, показанный на рисунке выше должен раскручиваться при нагревании. Когда этот спиральный элемент нагревается, то в ответ на повышение температуры он старается распрямиться. Подобное движение спирального элемента двигает стрелку в сторону более высоких показаний по шкале. Когда температура понижается, то спираль закручивается и стрелка двигается в сторону более низких показаний. Скручивание и распрямление спирального элемента пропорционально изменениям температуры Спиральные элементы используются в биметаллических термометрах вместо элементов в виде стержня, так как спиральный элемент занимает меньше места, чем элемент прямой формы. Кроме того, спиральный элемент обеспечивает больший ход стрелки, что в свою очередь, означает большую чувствительность к изменениям температуры.

Геликоид

Иногда спиральные элементы оказываются слишком плоскими и широкими, чтобы их можно применять в промышленности. Например, измерение температуры технологической жидкости, проходящей по большой трубе достаточно затруднено, так как потребуется датчик достаточно большой длины, чтобы он соприкасался с жидкостью. Для таких измерений температуры биметаллические термометры должны иметь удлиненный или длинный спиральный элемент. Удлиненный спиральный элемент носит название пространственной спирали или геликоида. Когда пространственная спираль нагревается, то она в результате раскручивается. Подобное раскручивание двигает ось, которая в свою очередь, передвигает стрелку по шкале в сторону более высоких показаний. При охлаждении пространственная спираль скручивается и двигает стрелку в сторону более низких показаний.

Геликоид реагирует на изменения температуры

С многоступенчатой спиралью

Некоторые биметаллические термометры используют многоступенчатые спирали. Многоступенчатые пространственные спирали состоят из двух или более концентрических витков (витков внутри других витков), но тем не менее, это один биметаллический элемент. Многоступенчатая пространственная спираль работает по такому же принципу, как и унифилярная спираль. Она раскручивается при увеличении температуры и скручивается при понижении температуры. Многоступенчатая пространственная спираль занимает меньше места чем унифилярная спираль, но она способна обеспечить больший ход стрелки, чем унифилярная спираль аналогичного размера. По этой причине многоступенчатые пространственные спирали используются вместо унифилярных спиралей для измерений температуры внутри очень узких труб, или там, где нет места для погружения биметаллического термометра с более длинной унифилярной спиралью.

Многоступенчатые пространственные спирали

Градусники для измерения температуры без ртути

Температура тела является одним из важнейших показателей, по которому можно определить, здоров человек или нет. Ранее для ее определения можно было использовать только обычный ртутный градусник, который имеет множество недостатков и только одно единственное преимущество, выражающееся в его точности. Сегодня же потребителям предлагается большое количество градусников, работающих без ртути, которые помогут без опасений определить температуру человеческого тела.

Аналоги ртутного градусника

Что такое безртутный термометр?

Ртуть является единственным жидким металлом, который под воздействием температуры имеет свойство расширяться и сжиматься. Именно этим свойством данного материала пользуются в производстве привычных для всех градусников. Но одновременно с этим ртуть является очень опасной для организма человека, а так как приборы, в которых использовано данное вещество, выполнены из очень тонкого стекла, то допустить ее разливание не так уж сложно. Именно по этой причине сегодня потребителям предлагается большое количество иных видов термометров, не содержащих это опасное вещество.

Безртутный градусник – устройство, предназначенное для определения температуры человеческого тела, не имеющее в своем конструктивном исполнении ртути. На сегодняшний день существует несколько видов таких градусников, а именно:

инфракрасные;
электронные;
галлиевые.

У каждого из этих видов есть свои особенности, преимущества и недостатки, на которые прежде всего необходимо обращать внимание при выборе устройства.

Инфракрасные термометры

Принцип работы инфракрасных термометров заключается в считывании специальным датчиком инфракрасного излучения, которое исходит от тела. Процесс может занимать от двух до пяти секунд, что является преимуществом. Полученный результат отображается на дисплее, расположенном на корпусе прибора. Для измерения лучше всего использовать такие участки тела как висок, лоб или ушная раковина. В двух последних случаях для повышения точности, а также для удобства приборы комплектуются специальными насадками. Чтобы выполнить измерение, не нужно будить человека, если он спит, что является очень удобным при уходе за больным.

Вид инфракрасных градусников

Помимо измерения температуры тела, таким градусником можно измерить теплоту воды, воздуха и любых окружающих предметов, что делает прибор универсальным. К минусам прибора можно отнести возможную погрешность, но у качественных устройств она не превышает 0,1-0,2 ⁰С. При этом стоимость такого градусника в значительной степени превышает цену на обычный ртутный термометр.

Инфракрасный прибор применяется не только для измерения температуры тела

Электронные термометры

Для измерения температуры электронным термометром, необходимо прямое соприкосновение специального датчика с телом. Но в отличие от ртутных градусников, прикосновение должно быть менее продолжительным и в среднем составлять от 30 до 60 секунд. В большинстве моделей, после того как установлена точная температура, прибор издает сигнал. Полученный результат выводится на дисплей.

Нормальной погрешностью такого устройства является величина в 0,1-0,2 градуса, но встречаются и более высокие показатели, которые говорят о плохом качестве устройства.

Также очень часто такие измерительные приборы имеют ряд дополнительных функций, к числу которых относятся сохранение предыдущего результата измерения, подсветка дисплея при недостаточной освещенности и автоматическое отключение, которое необходимо для более продолжительного использования батарейки, являющейся элементом питания.

Электронный термометр

Электронные термометры могут иметь различную форму, связанную с местом для измерения температуры. Так, например, обычные электронные приборы выполнены в аналогичной ртутному градуснику форме. Таким устройством можно производить измерения в подмышечной впадине, а также удобно узнавать значение ректальной температуры.

Для детей более удобными в применении являются электронные устройства в виде соски, при помощи которой измерение температуры выполняется через рот. При этом не стоит забывать, что кипятить такую соску нельзя, а для поддержания ее чистоты необходимо пользоваться специальными средствами.

Также очень часто родители покупают для новорожденных электронные термометры в виде браслетов. Такие модели являются очень удобными, так как надежно фиксируются на теле и выполняют измерение температуры постоянно.

Электронный термометр-соска

Электронный термометр-браслет

Галлиевые термометры

Галлиевый медицинский термометр по внешнему виду не отличается от ртутного. То же самое можно сказать и про точность измерения. В данном случае ртуть заменена на сплав, состоящий из таких жидких металлов, как галлий, олово и индий, которые не могут причинить вред человеческому организму.

Медицинский термометр с галлием

При использовании такого градусника необходимо также соблюдать осторожность, так как его корпус выполнен из тонкого стекла и при механическом воздействии может разбиться. Но вреда от сплава, в отличие от ртути, не будет, единственная опасность — возможные порезы и ссадины. Но в случае с маленькими детьми даже такие травмы могут быть опасными, поэтому от использования такого прибора лучше отказаться.

Как отличить безртутный термометр

Все виды приборов, кроме галлиевого, практически невозможно спутать с ртутным. Что касается безртутного галлиевого градусника, единственным его отличием может стать только вес. Так, ртуть является хоть и мягким, но очень тяжелым металлом, тогда как галлий в разы легче.

Но купить дешево такой градусник не получится. Стоимость прибора отличается от ртутной модели по крайне мере в пять раз.

Лучшие модели термометров

Выбирая тот или иной вид градусника, в первую очередь необходимо быть уверенным в качестве прибора, так как только в этом случае он сможет обеспечить достоверное определение температуры. Наилучшими моделями, которые существуют сегодня, можно назвать:

Medisana FTN, определяющий температуру тела по инфракрасному излучению при наведении на лоб или висок. Погрешность прибора равна 0,2 ⁰С, время измерения температуры – 1 секунда, показания выводятся на дисплей с подсветкой. В памяти устройства сохраняются 30 последних показаний. Также имеется функция автоотключения и подачи звукового сигнала при окончании замера;
Medisana FTN
Omron Eco Temp Smart электронного типа, применимый для измерения подмышечной, оральной и ректальной температуры и вывода показаний на дисплей в двух возможных единицах – градусах по Цельсию и Фаренгейту. Время измерения – 10 секунд, погрешность – 0,1-0,2 ⁰С, звуковой сигнал и автоотключение предусмотрены;
Omron Eco Temp Smart
Geratherm Classic — термометр безртутный, сравнимый по характеристикам с обычным приспособлением, с абсолютной точностью показаний и без дополнительных возможностей. Недостатком такого прибора можно назвать его хрупкость, так как его корпус стеклянный, а также более трудное «сбивание» показаний.

Geratherm Classic

принцип действия. Кто изобрел? Шкала и выбор

Для измерения температуры используются приборы под названием термометры. Они имеют разную конструкцию и форму, могут определить температуру тела, воздуха, воды и многого другого. Механические виды таких приборов базируются на расширении тел под действием тепла. Эти тела могут быть разной формы: газообразной, жидкой и твердой.

История

Изобретателем термометров был Галилео Галилей. Еще в 1706 году он занимался созданием астрономических и физических приборов, но основной его целью было усовершенствование термометра. Со временем он изобрел и разработал систему измерения температуры с помощью шкалы, разделенной на градусы от 0 до 100.

Механические приборы по измерению температуры появились намного позже. Такой вид термометра работает по принципу изменения металлической спирали. Приборы оснащены стрелкой и внешне похожи на стрелочные часы. Используются они на панелях автотранспорта и разнообразной спецтехнике.

Основными их преимуществами являются прочность и надежность.

Виды и их принцип работы

Принцип работы механических термометров заключается в изменении металлической спирали или ленты из биметалла и способности расширения металлических тел при нагреве. Они отличаются максимально точными данными и легкостью в использовании.

Данные механические приборы разделяются на два вида: биметаллические и стержневые.

Действие стержневых видов основывается на разнице линейного расширения двух тел, которые имеют разные температурные растяжения. Латунная трубка оказывается элементом, в котором находятся 2 спирали из сплава железа с никелем. Они приводят к сокращению расстояния, настраиваемого при регулировании в зависимости от нужного значения заданной температуры. Для того чтобы передать данные с таких приборов на дистанцию более 50 м, применяют электрические системы передач.

С их помощью прямые и угловые данные, полученные посредством работы термочувствительных элементов, превращаются в электрические сигналы.

Биметаллический градусник работает по принципу сжатия и расширения твердых тел. Они отличаются высокой прочностью, способны устоять перед температурами за границами измеряемого диапазона, применяются в промышленности.

Если температура выходит за пределы шкалы, то это значит, что прибор подвергается действию самых высоких или низких отметок.

Работает такой прибор при помощи стрелки и шкалы, с которых ведется отсчёт данных.

Биметаллические термометры бывают трех видов: спиральные, геликоид, с многоступенчатой спиралью. Спиральные имеют элементы в форме спирали. Когда они нагреваются, то приобретают способность раскручиваться, но иногда могут и закручиваться. Элемент меняется в зависимости от температуры. При ее повышении он нагревается и распрямляется, двигая стрелку в сторону увеличения данных, при снижении – наоборот, закручивается, и стрелка движется в сторону низких данных по шкале. Скручивание и раскручивание спирали происходит в соответствии с изменением температуры. Благодаря большому ходу стрелки данные о температуре очень четкие.

Спиралевидные элементы занимают мало места, поэтому используются чаще, чем стержневые с прямой формой.

Когда спиральные приборы оказываются неподходящими для применения в промышленности из-за своей формы, используют удлиненный элемент под названием геликоид. При нагревании он раскручивается и продвигает ось в область более высоких данных, а при остывании скручивается и направляет стрелку к наименьшим показателям шкалы.

У термометров с многоступенчатой спиралью принцип работы такой же, как и у унифилярной, но они имеют другое строение. В ней находится два и более концентрических витка. Она занимает еще меньше места и предоставляет больший ход стрелки, а значит, более точные данные.

Что выбрать?

Несколько советов, которые стоит брать во внимание при выборе механического термометра.

При выборе обратите внимание на стоимость. Дешевый прибор наверняка отличается погрешностью в данных.
Размер прибора имеет немаловажное значение, так как размер шкалы и цифр напрямую зависит от диаметра циферблата.
Верхний диапазон на шкале термометра должен быть не менее 300 градусов.
Производитель дорожит своей репутацией, поэтому товары от известных фирм будут отличаться качеством в лучшую сторону.

Далее вас ждет обзор механического термометра для кухни.

Градусник как работает – что это такое? На чем основано их действие? Для чего нужны? Термометры для измерения температуры воздуха и другие модели