8 градусников: электронные, ртутные, модные. кто меряет точнее

Изобретение единой шкалы измерений

История создания термометров включает в себя не только попытки разработать эффективную конструкцию градусника, но и работу над созданием объективной измерительной шкалы. Один из самых удачных опытов в данной сфере удался немецкому физику Габриэлю Фаренгейту. Именно он в 1723 году решил заменить спирт в колбе термометров того времени ртутью.

Шкала ученого основывалась на наличии трех точек отсчета:

• первая соответствовала нулевому показателю температуры воды;
• вторая точка на шкале отвечала 32 градусам;
• третья – равнялась температуре кипения воды.

Окончательно усовершенствовал шкалу градусника шведский физик, метеоролог и астроном Андерс Цельсий. В 1742 году во время проведения опытов он решил разделить шкалу градусника на 100 равноценных интервалов. Верхний показатель соответствовал температуре таяния льда, а нижний – температуре кипения воды. Используется шкала Цельсия в градусниках по сей день. Однако сегодня ее устанавливают в измерительных приборах в перевернутом виде. Таким образом, верхний показатель в 100о теперь соответствует температуре кипения воды, а нижний берется за 0о.

В средине 19 века свою версию измерительной шкалы предложил английский физик Уильям Томсон, который более известен широкой аудитории, как лорд Кельвин. Стартовой точкой для измерений он выбрал температуру, что равнялась -273оС. Именно этот показатель исключает любые движения в молекулах физических объектов. Впрочем, приборы на основе такой шкалы нашли свое применение лишь в научной среде.

Виды и устройства термометров современного образца

Простейшим видом термометра является обычный стеклянный градусник, который сегодня имеется в каждом доме. Однако такие приспособления постепенно отходят в прошлое. Поскольку заполнение колбы прибора токсичной ртутью является не слишком безопасным решением для бытового применения.

В настоящее время в качестве альтернативы ртутным термометрам постепенно начинаются использоваться цифровые приспособления. Последние производят измерение температуры окружающей среды за счет работы встроенного электронного датчика.

Что касается последних изобретений, ими являются инфракрасные градусники и одноразовые термополоски. Однако такие приспособления пока не нашли широкого применения.

Какие приборы самые точные?

Если говорить о термометрах, измеряющих температуру человеческого тела, то, как показывает практика, самыми точными являются ртутные модели. Чуть отстают от них электронные градусники — эти образцы дают значения, сильно приближенные к реальным.

А вот инфракрасные тесты провалили – их погрешность бывает довольно существенной.

Для проведения замеров температуры воздуха и в качестве кухонных моделей с самой лучшей стороны себя показали электронные модели, в которых присутствует платина. Такие издания имеют стильный вид, понятный интерфейс и низкую погрешность. Однако и у них есть недостатки — при неправильном креплении такого градусника точность показания может быть искажена.

Так, при измерении показания на улице не стоит размещать градусник в месте, куда попадают прямые солнечные лучи

Кроме того, важно защищать их от дождя, снега и других погодных условий. Зимой на изделиях не должно образовываться наледи, градусник не должен попадать в снег

Избегайте соприкосновения градусника с металлом.

О том, какие бывают термометры, смотрите в видео.

Электронный термометр

Работает за счет изменения степени сопротивления проводника в различных температурных условиях: при нагревании металла увеличивается сопротивляемость передачи тока. Температурный диапазон зависит от того, какой металл использован в роли проводника.

Ходовой металл — медь, в ее диапазоне минимальная температура -50 °С, максимальная +180 °С. Термометры на платине указывают диапазон от -200 °С до +750 °С, но такие термометры дороже. В быту сейчас очень популярен электронный термометр с выносным датчиком, для бани его используют чаще всего — температуру можно контролировать извне.

Классификация по принципу действия

Процесс замера температуры окружающей среды базируется на физических процессах, исходя из этого положения выделяют 5 категорий термометров.

Контактные

Подобные устройства в науке больше известны как термометры расширения. Принцип их действия базируется на мониторинге изменения объема вещества под воздействием меняющейся температуры. Как правило, измеряемый диапазон варьируется в пределах от -190 до +500 гр. Цельсия.

К данной группе можно отнести как механические, так и жидкостные приспособления. Причем последние представляют собой градусники, наполненные спиртом, ртутью, керосином либо толуолом (в стеклянной колбе). Они довольно крепкие.

Бесконтактные

Такие приборы работают от инфракрасных датчиков, считывающих параметры излучения. Делятся на две категории: яркостные и радиационные. Первые выполняют замеры на заданной длине волны, их температурный разбег начинается от +100 и доходит до +6000 гр. Вторые фиксируют тепловое воздействие лучеиспускания в пределах от -50 до +2000 гр. Актуальны для определения степени нагрева металла в машиностроении.

Термометры сопротивления

В эту группу входят устройства, приспособленные вычислять электрическое сопротивление рабочих веществ, которое, в зависимости от температурных параметров, может варьироваться. Рабочий диапазон таких градусников изменяется в пределах от -200 до +650 гр.

Эти термометры включают несколько чувствительных датчиков и сверхточных электронных модулей, они отслеживают изменение параметров проводимости электрического потенциала и сопротивления. Чаще всего они работают не обособленно, а как часть большой системы мониторинга, когда имеется необходимость в постоянном отслеживании данных, чтобы предотвратить их превышение над критическими отметками.

Манометрические

Эти термометры фиксируют связь между давлением газа и уровнем температурных показателей. Принцип работы прост: в определяемую среду помещают термобаллон, прикрепленный при помощи металлической трубки с небольшим манометром. В процессе нагрева термобаллона в нем постоянно возрастает давление, и это учитывается манометром. Подобный прибор позволяет проводить вычисления в границах от -160 до +600 гр.

Электронные термопары

В процессе измерения такие градусники генерируют электрический ток, что дает возможность выполнить необходимые замеры температуры благодаря изменению термоэлектродвижущей силы. Рабочий диапазон в данном случае варьируется в пределах от 0 до +1800 градусов.

Различия по виду шкал

Кельвина

После официального представления международной системы единиц была рекомендована к использованию шкала Кельвина, она никак не зависит от физических свойств рабочего вещества. В данном случае единицей измерения нагрева стал кельвин — одна из базовых единиц в СИ.

С ней тесно связана международная практическая шкала. В ней предусмотрено 11 реперных точек, которые отражают температуру фазовых нагревов некоторых чистых веществ, причем эти значения в наши дни постоянно корректируются. Единицей измерения в такой школе также является 1К.

Цельсия

Самой распространенной 100-градусная шкала, она была предложена еще в 1742 г. В данном случае за 0 принята температура таяния замороженной воды, а за 100 гр. — температура ее кипения. Каждое деление такой шкалы составляет 1/10 от разницы указанных величин.

Фаренгейта

Эта шкала принята и скорректирована в 1740 году. Она предусматривает три критические реперные точки: за 0 гр. принимается температура смеси льда, нашатыря и обычной воды, за 96 градусов — параметры тела здорового человека, в качестве реперной отметки указывается точка таяния льда — она установлена на отметке 32 градуса.

Подобная шкала измерения используется в англоязычных государствах, но в научной литературе почти не встречается.

Для перевода температуры по Цельсию в температуру по Фаренгейту можно воспользоваться формулой F = (9/5) C + 32, а чтобы перевести Фаренгейт в Цельсии, используют другое равенство – C = (5/9) (F32).

Реомюра

Очень долго в Европе пользовалась популярностью шкала Реомюра, она была введена в 1730 г. 1 градус Реомюра равняется 1/80 части промежутка между температурами таяния льда и кипения воды.

В зависимости от назначения термометры можно условно разделить на 4 категории:

• медицинские;
• воздушные;
• бытовые;
• промышленные.

В зависимости от конструкционных характеристик они могут иметь разнообразные формы и эксплуатационные особенности.

Стеклянные термометры. Это самая распространенная модель. Ее можно назвать по-настоящему универсальной. Как правило, их заполняют ртутью или спиртом, точность измерения подобных приборов довольно высока. Однако, для того, чтобы получить фактические значения температуры тела, требуется не меньше 5–7 минут.

Бытовые для воздуха

Для измерения температурного фона в доме либо на улице нужны бытовые термометры. Чаще всего их выполняют в стеклянном варианте и наполняют ртутью либо обычным спиртом. Диапазон замеров колеблется в промежутке от -50 до +50 гр., в домашних моделях нижняя граница установлена на нулевой отметке. Подобные приборы нередко выпускаются в стильном оформлении и используются как украшение интерьера либо даже наклейка на холодильник.

Кухонные

Такие изделия незаменимы при приготовлении различных кулинарных блюд, они нужны для определения температуры одного или нескольких компонентов. Могут быть электронными, жидкостными, а также механическими. Нужны в ситуациях, когда нагрев, в соответствии с рецептурой, надо строго контролировать, допустим при изготовлении карамели.

Промышленные

Подобные модели применяются в самых разных отраслях и сферах. Это объемные приспособления, устанавливаются в трубопроводах водного и газового снабжения. Бывают механическими, инфракрасными либо электрическими. Представлены в большом многообразии размеров, конфигураций и рабочих диапазонов.

Общее устройство

Термин «термометр» пришел к нам из греческого языка (terme – тепло и metreo – измерять), он означает «прибор, измеряющий температуру», например: воздуха на улице и в помещении, степень нагрева воды, земли, а также человеческого тела и многих других сред.

Термометры широко используются в медицине, физике, биологии, метеорологии, а также в гидрологии и прочих отраслях народного хозяйства.

Считается, что самый первый градусник был изобретен Галилео Галилеем, хотя его прибор не был похож на привычные нам современные модели. Тогда он назывался термостатом и выглядел как небольшой стеклянный шарик с прикрепленной к нему трубочкой из стекла. Шарик подогревали, а трубку опускали в емкость с водой. По мере охлаждения воздуха в шаре подача давления сокращалась, и жидкость поднималась по трубке наверх. В процессе потепления воздуха внутри шара давление, наоборот, повышалось, и уровень воды в трубочке снижался.

Более современный вид градусника представил Фаренгейт, известный физик из Голландии. Он припаял трубку и перевернул ее шаром вниз. А в середине XVII в. на термометре проявилась шкала. Ее придумал астроном Цельсий, взяв за реперные точки температуру кипения воды и таяния льда.

В наши дни в продаже можно встретить самые разные термометры: технические, аксиальные, осевые, погружные, капиллярный, а кроме того, аналоговые, дилатометрические и радиальные. Каждый отличается своим механизмом действия и своей сферой применения. Остановимся подробнее на некоторых из них.

Принцип действия

Само устройство имеет вид цилиндра, наполненного водой, внутрь которого помещены шарики с жидкостью различного цвета. К данным сферам прикреплены пластинки с цифрами, указывающими на показания температуры. Бирки могут быть золотистыми или серебристыми. Шары заполнены жидкостью с примерно одинаковой плотностью, но стальные пластинки делают массу сфер различной: минимальная – у поплавка, находящегося в верхней части сосуда, и максимальная – у нижнего. Но в целом жидкость внутри шаров имеет плотность приблизительно одинаковую с водой.

Еще в Древней Греции было известно, что предметы, имеющие меньшую плотность, чем окружающая их жидкость, как бы выныривают. Из этого можно сделать вывод, что при снижении температуры в комнате вязкость жидкости в сосуде становится больше, и поплавки с бирками начинают двигаться по направлению вверх. Если станет теплее, они будут опускаться. Реальные показания температуры в данный момент времени определяются по шарику, находящемуся в нижней части цилиндра.

Точность такого измерения довольно приличная. Этого добились путем тарирования сфер с жидкостью шагом от 0,1 до 0,4°С.

Правила эксплуатации термометра

Прежде чем использовать убедитесь, что ртуть расположена под отметкой в 35 градусов. В противном случае показания следует «сбить».

Чтобы встряхнуть термометр, зажмите его в ладонь, уперев толстый край в руку. Конец, где располагается минерал повернут вниз. Середину колбы зажмите большим и указательным пальцами. Встряхните прибор книзу, резко останавливаясь в низшей точке. Проверяйте уровень вещества.

Каждый раз, убирая градусник, протирайте его антисептиком. НЕ пользуйтесь горячей водой!

Выбирайте медицинские приборы, которые будут вам наиболее удобны и будьте здоровы!

Типы по материалам

Несмотря на то что с момента появления первых термометров прошло свыше 400 лет, тем не менее эти приборы и по сей день продолжают совершенствоваться. Промышленность постоянно предлагает все новые устройства, основанные на принципах действия, не используемых ранее.

Жидкостные

Такие термометры имеют самую давнюю историю. Принцип их действия базируется на особенностях расширения жидкости при любых измерениях температурных параметров. В процессе нагревания жидкость, в соответствии с законами физики, расширяется, а при охлаждении, наоборот, сжимается.

Устройство представляет собой колбу из стекла, наполненную действующим веществом, ее прикладывают к расположенной внутри шкале в форме линейки. Температура определяемой среды вычисляется по приведенной шкале — высота столбика жидкости отражает соответствующий параметр.

Наиболее распространены ртутный, спиртовой и керосиновый.

Подобные приборы относятся к высокоточным, погрешность их замеров не превышает 0,1 гр.

В зависимости от наполнения этот градусник может высчитывать температуру в границах от 0 до +700 гр., однако при падении он может расколоться.

Газовые

Эти термометры функционируют по тому же механизму, что и жидкостные, но они наполнены инертным газом. За счет этого можно существенно увеличить рабочий диапазон измеряемых параметров. Как правило, наибольшее значение на таких устройствах находится в границах от +270 до +1000 гр. Чаще всего газовые термометры используются для определения степени нагрева горючих веществ.

Механические

Подобные градусники работают от деформации спирали из металла. Их оборудуют стрелкой, потому визуально напоминают обычные стрелочные часы. Чаще всего устанавливаются на панельных приборах автомашин и спецтехники. Основное их преимущество — прочность. Им нестрашны удары и встряски, чего не скажешь о стеклянных моделях.

Электрические

Подобные приборы функционируют, основываясь на мониторинге изменения параметров сопротивления проводника в разных средах. Сопротивляемость в момент передачи тока будет тем выше, чем горячее будет металл.

Границы чувствительности таких приборов разнятся. Все зависят от вида металла-проводника. Так, для меди они соответствуют -50-+180 гр. изделия на платине вычисляют значения в диапазоне от -200 до +850 гр. — именно их обычно используют в научных лабораториях.

Термоэлектрические

Такой градусник имеет пару проводников, способных измерять температурные показатели по физико-механическому принципу. Они имеют довольно широкий функциональный диапазон: от -100 гр. до +2000, при этом погрешность замеров никогда не превышает 0,1 гр. В основном нашел свое применение в промышленности, когда нужно определить температуры выше 1000 гр.

Инфракрасные

Наиболее известное название агрегата – пирометр, и он стал одним из новых изобретений. Максимальная граница может быть в температурном промежутке от +100 до +3000 гр. Такие градусники позволяют производить замеры без взаимодействия с измеряемой средой — устройство самостоятельно посылает ИК-лучи на нужную поверхность, и вскоре на мониторе отображается температура. Однако точность таких измерений никак нельзя назвать высокой — полученные показатели отличаются от реальных на 2–3 гр. Такие приборы актуальны при выполнении работ с металлом в корпусе мотора, горне и других труднодоступных местах.

Волоконно-оптические

Как и следует из названия, эти термометры выполняются из оптоволокна. Это особо чувствительные датчики, измеряющие температуру в границах до +400 гр. Принцип действия базируется на использовании натянутого оптического волокна, которое под действием изменяющейся температуры может либо сжиматься, либо растягиваться. Проводимый через него поток света преломляется, это фиксируется датчиком, который и сопоставляет степень преломления с параметрами нагрева внешней среды.

История создания термометра

Галилео Галилей — замечательный ученый и изобретатель, именно ему принадлежит открытие термометра. В его собственных сочинениях нет описания этого изобретения, но его ученики засвидетельствовали, что Галилей создал что-то вроде термоскопа.

Произошло это в 1597 году, прибор имел вид стеклянного шарика с трубкой. Во время проведения эксперимента конец трубки опускали в воду, шарик нагревали, воздух внутри шарика менял свое давление, соответственно, и объем — вода поднималась вверх по трубке. Термоскоп показывал лишь изменение степени охлаждения и нагревания тела без конкретных цифр, потому что не имел шкалы.

Спустя 60 лет, в 1657 году, флорентийские ученые смогли усовершенствовать термоскоп Галилея. Они установили на прибор шкалу и откачали воздух из трубки и шарика — качество измерения температуры сразу возросло. Далее снова изменили термоскоп, перевернув его трубкой вверх и наполнив бренди.

Есть еще несколько имен, которым приписывают создание термометра: Роберт Фладд, Скарпи, Соломон де Каус, лорд Бэкон, Санкториус, Корнелий Дреббель. Во всех источниках указываются только воздушные термометры, состоящие из резервуара и трубки.

В 1667 году впервые был описан термометр с жидкостью. Сначала за жидкость брали воду, но от ее замерзания лопался сосуд, поэтому стали использовать винный спирт. В Париже в 1703 году воздушный термометр был снова усовершенствован ученым Амонтоном, который впервые измерил степень упругости воздуха.

Как выбрать ртутный термометр

У ртутного термометра существует одна-единственная слабость – хрупкость его стеклянной оболочки. Случайный удар или падение и градусник оставляет после себя острые осколки и трудно собираемый химический элемент. Для многих этот минус перевешивает многочисленные достоинства медицинского прибора. Но давайте разберемся, так ли он опасен?

С чем трудно смириться, так это с наличием опасных веществ в доме. Однако количество ртути, содержащееся по госту в стеклянном ртутном термометре вряд ли способно нанести вред здоровью, тем более, если оперативно и аккуратно собрать вещество.

Уборку осколков облегчат бытовые приборы, такие как пылесос.

На этом перечисление негативных последствий от испорченного прибора можно завершить

Давайте обратим внимание на положительные свойства.

Как уже упоминалось ранее градусник обладает высокой точностью определения температуры тела. Погрешность составляет лишь 0,1 градуса. Цена вопроса отличается от других аналогов в приятную сторону.

В отличие от электронных термометров при бережном обращении срок годности стремится к бесконечности. Этот прибор удобно обеззараживать, его достаточно протереть дезинфицирующим средством. Из этого качества следует еще один плюс: разные места для измерения температуры.

Как видно по фото ртутный термометр представляет собой стеклянную трубку, запаянную с двух концов, в безвоздушном пространстве которой находятся емкость со ртутью и шкала с делениями.

Другое название этого градусника – максимальный. То есть вещество внутри поднимается до высшей точки, определяющей температуру тела и замирает на ней. Чтобы вернуть гремучее серебро на место, нужно встряхнуть трубочку.

Трудно представить себе человека, который не знает, как правильно пользоваться термометром. Но большинство этих приборов продают без инструкции, так что некоторые детали его эксплуатации могут быть упущены. Давайте вспомним основные принципы работы и обращения со стеклянным градусником.

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.

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.