Termometrul - Tipuri de termometre

Termometrul

Introducere:

Termometrul, instrument folosit la masurarea temperaturii. Cel mai des folosit tip de termometru este cel cu mercur, care este alcatuit dintr-un capilar de sticla cu diametrul uniform care este deschis intr-un balon um-plut cu mercur la un capat. Ansamblul este inchis pentru a asigura o stare partiala de vid. Daca temperatura creste, mercurul se ridica in capilar. Temperatura poate fi apoi citita de pe o scala adiacenta. Mercurul este des folosit pentru masurarea temperaturilor obisnuite; alcoolul, eterul si alte lichide sunt si ele folosite in termometre.

Inventia termometrului ii este atribuita lui Galileo Galilei, desi termome-trul etans nu a fost inventat decat abia in 1650. Termometrele moderne cu alcool si mercur au fost inventate de fizicianul german Gabriel Fahrenheit, care a propus de asemenea si prima scala termometrica larg folosita, ce-i poarta numele, in care 32 F este punctul de inghetare al apei si 212 F este punctul de fierbere al acesteia la o presiune atmosferica normala. Dupa aceea au mai fost propuse multe alte scari; in cea centi-grada (a lui Celsius), folosita in majoritatea lumii, punctul de inghet se afla la 0 C, iar cel de fierbere la 100 C.

Tipuri de termometre:

O mare varietate de dispozitive sunt folosite ca termometre. Conditia principala este ca o proprietate usor de masurat, cum ar fi lungimea co-loanei de mercur, sa se schimbe pronuntat si previzibil o data cu schimbari ale temperaturii. Variatia acelei proprietati ar trebui sa ramana relativ liniara fata de variatiile temperaturii. Cu alte cuvinte, o schimbare cu o unitate in temperatura ar trebui sa duca la o schimbare cu o unitate in proprietatea ce va fi masurata in toate punctele scalei.

Rezistenta electrica a conductorilor si semiconductorilor creste cu o data cu cresterea temperaturii. Acest fenomen este baza termometrului cu rezistenta unde un voltaj constant sau un potential electric, este aplicat unui termistor. Pentru un termistor de o anumita compozitie masura unei temperaturi specifice va determina o rezistenta specifica prin termistor. A-ceasta rezistenta poate fi masurata de un galvanometru si devine masura temperaturii.

Diferiti termistori din nichel, mangan sau cobalt sunt folositi pentru tem-peraturi intre -46 C si 150 C. Similar, termistori din alte metale sau aliaje sunt folositi pentru temperaturi mult mai inalte; platina, de exemplu, poa-te fi folosita pentru temperaturi de pana la 930 C.

Masurari foarte precise de temperatura pot fi facute cu termocupluri, unde o diferenta mica de voltaj (masurata in milivolti) apare cand doua fire de metale diferite sunt unite pentru a forma un cerc si cele doua jonc-tiuni au temperaturi diferite. Pentru a mari voltajul, mai multe termocu-pluri pot fi conectate in serie pentru a forma un termopil. Deoarece volta-joul depinde de diferenta de temperatura a jonctiunilor, o jonctiune trebu-ie pastrata la o temperatura cunoscuta; altfel un circuit electronic de com-pensatie trebuie construit in dispozitiv pentru a masura temperatura actuala a senzorului.

Termistorii si termocuplurile au adesea o unitate senzitiva mai mica de cm in lungime care le permite sa raspunda rapid la schimbarile de tem-peratura si le face ideale pentru multe scopuri biologice si de inginerie.

Pirometrul optic este folosit pentru a masura temperatura obiectelor so-lide la temperaturi mai mari de 700 C unde majoritatea celorlalte termo-metre s-ar topi. La o asemenea temperatura ridicata, solidele radiaza suficienta energie in raza vizuala pentru a permite masurari optice folosind asa-numitul fenomen glow color. Culoarea la care stralucirea obiectelor fierbinti se schimba de la rosu inchis trecand prin galben si atingand aproape culoarea alba este de aproximativ 1300 C. Pirometrul contine un filament de tipul celui din becul obisnuit controlat de un reostat care este calibrat in asa fel incat culorile in care filamentul straluceste sa corespun-da unor temperaturi specifice. Temperatura unui obiect stralucitor poate fi masurata prin observarea obiectului prin pirometru si prin ajustarea reos-tatului pana cand filamentul se imbina in imaginea obiectului. In acest punct temperatura filamentului si a obiectului este egala si poate fi citita de pe reostatul calibrat.

Termometre cu scopuri speciale:

Termometrele mai pot fi construite pentru a inregistra temperatura ma-xima sau minima atinsa. Un termometru clinic cu mercur, de exemplu, e un instrument de citirea a temperaturii maxime unde o capcana in tubul capilar intre balon si fundul capilarului permite mercurului sa "urce" o data cu cresterea temperaturii, dar il opreste sa mearga inapoi decat prin scu-turare puternica. Temperaturile maxime atinse in timpul activitatii cu unel-te si masini poate fi de asemenea estimata cu ajutorul unor straturi de vopsea speciala care-si schimba culoarea cand anumite temperaturi sunt atinse.

Acuratetea masuratorii:

Acuratetea masurarii temperaturii depinde de stabilirea echilibrului ter-mic intre termometru si mediul inconjurator; cand se atinge echilibrul, nu este schimbata caldura intre termometru si materialul pe care-l atinge sau langa care se afla. Un termometru clinic, de exemplu, trebuie sa fie intro-dus destul de mult (mai mult de un minut) pentru a ajunge la o stare de aproape-echilibru termic cu corpul uman, pentru a avea o citire destul de precisa. De asemenea ar trebui introdus destul de adanc si ar trebui sa aiba contact cu corpul destul de mult. Aceste conditii sunt aproape impo-sibile de atins cu un termometru oral, care indica temperatura corpului mai mica decat cea data de un termometru rectal. Numarul de inserari poate scadea foarte mult cu ajutorul termistorilor.

Orice termometru arata doar temperatura sa, care ar putea sa nu fie aceeasi cu cea a obiectului in cauza. De exemplu, cand masuram temperatura aerului din afara unei cladiri, daca un termometru e plasat la umbra si unul la soare, doar la cativa centimetri distanta, cele doua aparate vor indica valori diferite, desi temperatura aerului e aceeasi peste tot. Termometrul de la umbra poate pierde caldura prin radiatie cu zidurile reci ale cladirii. Prin urmare valoarea lui e putin mai mica decat cea reala. Totusi termometrul plasat la soare va absorbi caldura radiata de acesta si va indica o valoare mai mare decat cea reala. Pentru a evita astfel de e-rori, termometrul trebuie sa fie protejat de surse de caldura sau frig de la care sau catre care poate fi transferata caldura prin radiatie, conductie sau convectie.

Scari termometrice:

Una dintre primele scari a fost cea conceputa de fizicianul german Gabriel Daniel Fahrenheit, care situeaza, la presiune atmosferica standard, punctul de inghet si de topire al ghetii la 32 grade F si punctul de fierbere al apei la 212 grade F. Scala centigrada sau Celsius, inventata de astrono-mul suedez Anders Celsius si folosita in majoritatea lumii situeaza punctul de inghet la 0 grade C si pe cel de fierbere la 100 grade C. Pentru lucrarile stiintifice, scara absoluta sau Kelvin, inventata de matematicianul si fizici-anul britanic William Thomson (1st Baron Kelvin) este cea mai folosita, zero absolut (0 K) fiind situat la -273.15 C, intervalele intre grade fiind i-dentice cu cele masurate pe scara Celsius. Corespondenta scarii Fahrenheit, "absolut Fahrenheit" sau scara Rankine, conceputa de inginerul si fizicianul britanic William J. M. Rankine, situeaza zero absolut la 459.69 grade F (0 grade R) si punctul de inghet la 491.69 grade R. O scara mai stiintifica, bazata pe scara Kelvin, a fost adoptata in 1933.