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.

Часто при ремонтных работах или во время экспериментов приходится измерять температуру среды, погрузив в нее измерительное устройство. Для таких замеров необходим жидкостный термометр.

Термометры технические, в основе которых лежит жидкостная система (нагрев рабочей жидкости), зачастую изготовлены из обычного стекла, поэтому являются крайне хрупкими.

Бытовой жидкостный термометр

Жидкостный термометр (например, популярный ТТЖ М или ТС-7-М1) применяется в быту, на улицах, внутри зданий, в больницах.

Термометр с изогнутым каналом для снятия показаний в кипятильниках и трубах

Что такое жидкостный термометр. Принцип работы

В основе термометрического измерения лежит принцип теплового расширения жидкостей.

Технический термометр состоит из 5 компонент:

• шарик;
• жидкость;
• капилляр;
• перепускная камера;
• шкала.

Строение термометра

Шариком является та часть устройства, куда помещается жидкость (например, ртуть, керосин или спирт). Капилляр – это узкий цилиндрический канал. Из-за сильного повышения температуры (например, в жарких странах, где температура достигает 43-45 градусов), простые ртутные термометры могут лопаться. Жидкость расширяется настолько, что занимаемый ею объем превышает объем шарика и капилляра. Поэтому многие термометры снабжают перепускной камерой – специальным пространством, в которое перетекает избыток жидкости.

Термометры жидкостного типа классифицируют по видам используемых жидкостей: ртуть, спирт, керосин, ртутные сплавы, метилкарбитол и пр.

Ртутные выделяются металлическим столбиком, красные столбики бытовых термометров чаще всего являются компонентами спиртовых конструкций (в спирт добавляют краситель красного или синего цвета, чтобы удобнее было снимать показания). Добавление красителей изменяет температурные характеристики смеси.

Использование ртути позволяет эксплуатировать устройство в широком диапазоне: от -39 до +600 градусов по шкале Цельсия. У ртути высокая температура замерзания, поэтому использовать ее ниже -35 градусов уже неэффективно, так как металл переходит в полностью твердое состояние и перестает реагировать на понижение температур.

Температура испарения ртути достаточно низкая, и поэтому ее можно использовать даже при высоких температурах. При показаниях выше 600 градусов ртуть превращается в чистый металлический газ и перестает расширяться, так как стремится перейти в плазменное состояние.

Ртуть – жидкий металл, входящий в состав многих термометров

Используя некоторые сплавы ртути, можно расширить нижний порог измерений, тем самым кардинально снизить верхний порог. Термометры, основанные на сжатии и расширении таких сплавов, позволяют производить измерения при температуре от -60 до +120 градусов Цельсия.

Спиртовые жидкостные термометры позволяют производить измерения от -80 до температуры кипения воды +100 градусов.

Есть термометры, которые предназначены для снятия температурных показаний жидкостей, такие приборы рассчитаны на погружение. Это могут быть устройства с полным погружением или частичным. У последних снизу, где расположен капилляр, имеется метка, до которой следует погружать устройство, чтобы снятые показания были максимально точными.

Точка погружения

Эта отметка позволяет произвести компенсацию скачков температуры воздуха, которые непосредственно влияют и на жидкость.

Жидкостные термометры широко используют на предприятиях и заводах, чтобы снимать показания температуры жидких растворов и веществ, протекающих по технологическим трубам. Такие процедуры усложняют измерение температуры жидкости из-за недостаточного доступа. В трубках и резервуарах создают специальные измерительные каналы для ввода устройства и снятия показаний.

Правила использования и меры предосторожности

Термометры состоят в основном из стекла и жидкости. Они представляют опасность по двум причинам: битое стекло и токсичность активного вещества.

Ртуть – очень токсичное вещество

В химической промышленности чаще применяют ртутные или спиртовые термометры. Лабораторные эксперименты требуют высокой точности, а жидкостные устройства позволяют выполнить процедуры на высшем уровне. Для этого используется большой объем ртути. Работая с такими устройствами, под термометром следует держать специальный поднос, чтобы в случае разрушения как можно быстрее собрать ртуть.

Главное в случае разбитого термометра – быстро собрать ртуть

Падая с высоты человеческого роста, ртуть быстро раскалывается на много шариков и разлетается во все стороны. Шарики токсичного жидкого металла попадают в щели пола, во все отверстия и трещины.

Ртуть – очень текучий металл. Собрать ее полностью – непростая задача. Постепенно ртуть начнет испаряться, создавая опасный токсичный фон. Проветрить помещение от ртутных паров непросто, так как ртутный пар – это очень тяжелый газ.

Процедура удаления ртути из помещения называется демеркуризацией.

Все работы должны быть немедленно прекращены, ртуть должна быть сразу убрана. Уборка ртути означает следующие действия:

1. Всю видимую ртуть следует немедленно убрать. Есть два способа уборки – резиновой грушей и ватным тампоном. При уборке тампоном помните, что тампон следует смазать маслом.
2. Вся собранная ртуть должна быть передана специальной службе. Ртуть нельзя выливать в канализацию, она намного тяжелее воды.
3. Место, где ртуть была пролита, следует обработать 20-процентным раствором хлорида железа (III), после чего дождаться полного высыхания.
4. Спустя сутки поверхность следует протереть моющим средством и чистой водой.

Плюсы и минусы жидкостных термометров

Основные минусы приборов - небезопасность жидкостей в случае разгерметизации (особенно в случае с токсичной ртутью) и невозможность применения в экстремально низких или высоких температурах.

Цена деления большинства термометров составляет 1-2 градуса по шкале Цельсия. Это позволяет производить вычисления достаточно точно, однако диапазон температур у каждой модели свой.

Достоинствами жидкостных термометров является широкая сфера применения – как в бытовых и медицинских целях, так и воздушных, паровых, газовых и силовых установках.

Популярные модели жидкостных термометров, их цены и сравнение

К самым популярным относятся приборы ТТЖ-М исп4, СП-1, БТ-52.220 и ТС-7-М1 исп1.

Популярные жидкостные приборы: ТТЖ-М исп4, СП-1, БТ-52.220 и ТС-7-М1 исп1

ТТЖ-М исп4

Термометр выпускает компания «Стеклоприбор». Г-образная форма предусматривает снятие показаний в различных кипятильных устройствах с предусмотренным клапаном. Средняя цена устройства – 350 рублей.

Активным веществом выступает керосин, цена деления шкалы – 2 градуса. Длина погружной части составляет 6,5 см, измеряемый диапазон – от 0 до +100 градусов Цельсия.

ТС-7-М1 исп1

Устройство относится к классу бюджетных - цена варьируется от 250 до 300 рублей. Используется преимущественно в сельском хозяйстве. Рабочей жидкостью является метилкарбитол, измеряемый предел температур - от -20 до +70 градусов Целисия. Длина погружной части всего несколько сантиметров.

БТ-52.220

Биметаллический прибор, Разработан специально для агрессивных сред, которые встречаются на нефтедобывающих, пищевых и химических производствах.

Устойчив к коррозии, позволяет менять диапазоны температур. Средняя цена - 1200 рублей.

Благодаря сменным гильзам длина погружной части может меняться от 6,4 до 25 см. Минимальный диапазон - от -45 до 0 градусов Цельсия. Максимальным – от 0 до +450 градусов.

Прибор разработан компанией «Росма». Гильзы этого устройства изготавливаются из латуни и нержавеющей стали. Работает устройство при температуре окружающей среды в диапазоне от -10 до +60 градусов. Циферблат изготавливается из алюминия. Прибор оснащен радиальной шкалой и стрелкой.

СП-1

Жидкостное устройство, выпускается компанией «Термоприбор». Средняя цена - порядка 2000 рублей.

Прибор работает только в плюсовых диапазонах. Конструкция позволяет использовать четыре диапазона: минимальный – от 0 до +100 градусов Цельсия, максимальный – от 0 до +300 градусов.

Прибор устойчив к вибрациям, используется в цехах, на машиностроительных фабриках. Рабочая жидкость - ртуть.

Для измерения температуры используют термометры, жидкостные типы которых в обиходе называются градусник, хотя градус это не единственная единица измерения нагрева тел или сред (есть еще Кельвин и Фаренгейт). Хотя такой прибор довольно распространен, не все знают принцип его работы. На примере медицинского ртутного термометра приведенного на рисунке снизу, расскажем, как устроен градусник и опишем его работу.

Термометр состоит из следующих деталей:

Колба с жидкостью (поз.1).

С колбой соединяется герметически запаянная прозрачная (чаще всего стеклянная) трубка (поз. 3), из которой удален воздух.

Жидкость, которой заполнена колба, также частично находится и в трубке (поз. 2).

Корпус из прозрачного материала (поз. 6) предназначенный для сборки всех деталей термометра в единое и их защиты. В случае медицинского градусника он тоже выполнен из стекла. Причем, колба может быть единым целым с корпусом, но между ней и окружающей средой не бывает пространства, заполненного воздухом, которое снижает точность прибора из-за теплоизоляционных свойств. К герметичности корпуса требований не предъявляется.

Шкала термометра (поз. 4) выполняется из бумаги, пластика либо керамики. На ней наносятся деления и цифры (поз. 5), по которым считываются показания. Шкала крепится к трубке, а ее положение выставляется при тарировке или поверке термометра.

Как устроен градусник?

Объясняется то, как устроен градусник, на законе теплового расширения тел и жидкостей. В колбе находится жидкость с большим коэффициентом температурного расширения. В данном случае это ртуть, но чаще используют не опасные для здоровья спирты или подобные им вещества, глицерин в которые дополнительно вводят краситель. Нагреваясь в колбе, жидкость устремляется вверх по трубке термометра. Увеличение ее объема не сдерживает атмосферное давление и сопротивление сжимаемого воздуха, так как он откачан из трубки, а сама она герметична. Объем пространства внутри трубки (поз. 3) значительно меньше, чем объем жидкости в колбе (поз. 1) то ее столб перемещается на значительное расстояние.

По высоте столба жидкости считываются показания на шкале (поз. 5). При уменьшении температуры нагрева колбы, процесс проходит в обратном порядке, и высота столба жидкости также становится меньше. Кстати то, как устроен градусник, изучается в школьном курсе физики.

Цифровой градусник: современно и безопасно

Стоит также отметить, что существуют и другие типы градусников, которые пользуются большим успехом. В них используются принципы изменения электрического сопротивления материалов, либо формы биметаллических пластин от температуры. Такие приборы состоят из датчиков, электрических или механических преобразователей их сигнала и устройств индикации.

Напишите, пожалуйста, в комментариях понравилась вам статья или нет?

Термометр – это прибор, предназначенный для измерения температуры жидкостной, газообразной или твердой среды. Изобретателем первого устройства для измерения температуры является Галилео Галилей. Название прибора с греческого языка переводится как «измерять тепло». Первый прототип Галилея существенно отличался от современных. В более привычном виде устройство появилась спустя более чем через 200 лет, когда за изучение данного вопроса взялся шведский физик Цельсий. Он разработал систему измерения температуры, разделив термометр на шкалу от 0 до 100. В честь физика уровень температуры измеряются в градусах Цельсия.

Разновидности по принципу действия

Хотя с момента изобретения первых термометров прошло уже более через 400 лет, эти устройства до сих пор продолжают совершенствоваться. В связи с этим появляются все новые устройства, основанные на ранее не применяемых принципах действия.

Сейчас актуальными являются 7 разновидностей термометров:

• Жидкостные.
• Газовые.
• Механические.
• Электрические.
• Термоэлектрические.
• Волоконно-оптические.
• Инфракрасные.

Жидкостные

Термометры относятся к самым первым приборам. Они работают на принципе расширения жидкостей при изменении температуры. Когда жидкость нагревается – она расширяется, а когда охлаждается, то сжимается. Само устройство состоит из очень тонкой стеклянной колбы, заполненной жидким веществом. Колба прикладывается к вертикальной шкале, выполненной в виде линейки. Температура измеряемой среды равна делению на шкале, на которое указывает уровень жидкости в колбе. Эти устройства являются очень точными. Их погрешность редко составляет более 0,1 градуса. В различном исполнении жидкостные приборы способны измерять температуру до +600 градусов. Их недостаток в том, что при падении колба может разбиться.

Газовые

Работают точно так же как и жидкостные, только их колбы заполняются инертным газом. Благодаря тому, что в качестве наполнителя используется газ, увеличивается диапазон измерения. Такой термометр может показывать максимальную температуру в пределах от +271 до +1000 градусов. Данные приборы обычно применяются для снятия показания температуры различных горячих веществ.

Механический

Термометр работает по принципу деформации металлической спирали. Такие приборы оснащаются стрелкой. Они внешне немного напоминает стрелочные часы. Подобные устройства используется на панели приборов автомобилей и различной спецтехнике. Главное достоинство механических термометров в их прочности. Они не боятся встряски или ударов, как модели из стекла.

Электрические

Приборы работают по физическому принципу изменения уровня сопротивления проводника при различных температурах. Чем горячее металл, тем его сопротивляемость при передаче электрического тока выше. Диапазон чувствительности электротермометров зависит от металла, который использован в качестве проводника. Для меди он составляет от -50 до +180 градусов. Более дорогие модели на платине могут указывать на температуру от -200 до +750 градусов. Такие приборы применяются как датчики температуры на производстве и в лабораториях.

Термоэлектрический

Термометр имеет в своей конструкции 2 проводника, которые измеряют температуру по физическому принципу, так называемому эффекту Зеебека. Подобные приборы имеют широкий диапазон измерения от -100 до +2500 градусов. Точность термоэлектрических устройств составляет около 0,01 градуса. Их можно встретить в промышленном производстве, когда требуется измерение высоких температур свыше 1000 градусов.

Волоконно-оптические

Делаются из оптоволокна. Это очень чувствительные датчики, которые могут измерять температуру до +400 градусов. При этом их погрешность не превышает 0,1 градуса. В основе такого термометра лежит натянутое оптоволокно, которое при изменении температуры растягивается или сжимается. Проходящий сквозь него луч света преломляется, что фиксирует оптический датчик, сопоставляющий преломление с температурой окружающей среды.

Инфракрасный

Термометр, или пирометр, является одним из самых недавних изобретений. Они имеют верхний диапазон измерения от +100 до +3000 градусов. В отличие от предыдущих разновидности термометров, они снимают показания без непосредственного контакта с измеряемым веществом. Прибор посылает инфракрасный луч на измеряемую поверхность, и на небольшом экране отображает ее температуру. При этом точность может отличаться на несколько градусов. Подобные устройства применяются для измерения уровня нагрева металлических заготовок, которые находятся в горне, корпуса двигателя и пр. Инфракрасные термометры способны показать температуры открытого пламени. Подобные устройства применяются еще в десятках различных сфер.

Разновидности по предназначению

Термометры можно классифицировать на несколько групп:

• Медицинские.
• Бытовые для воздуха.
• Кухонные.
• Промышленные.

Медицинский термометр

Медицинские термометры обычно называют градусники. Они имеют низкий диапазон измерения. Это связано с тем, что температура тела живого человека не может составлять ниже +29,5 и выше +42 градусов.

В зависимости от исполнения медицинские градусники бывают:

• Стеклянные.
• Цифровые.
• Соска.
• Кнопка.
• Инфракрасный ушной.
• Инфракрасный лобный.

Стеклянные термометры являются первыми, которые начали применять для медицинских целей. Данные устройства универсальны. Обычно их колбы заполняются спиртом. Раньше для таких целей использовалась ртуть. Подобные устройства имеют один большой недостаток, а именно необходимости длительного ожидания для отображения реальной температуры тела. При подмышечном исполнении продолжительность ожидания составляет не менее 5 минут.

Цифровые термометры имеют небольшой экран, на который выводится температура тела. Они способны показать точные данные спустя 30-60 секунд с момента начала измерения. Когда градусник получает конечную температуру, он создает звуковой сигнал, после которого его можно снимать. Данные приборы могут работать с погрешностью, если не очень плотно прилегают к телу. Существуют дешевые модели электронных термометров, которые снимают показания не менее долго, чем стеклянные. При этом они не создают звуковой сигнал об окончании измерения.

Термометры соски сделаны специально для маленьких детей. Устройство представляет собой соску-пустышку, которая вставляется в рот младенца. Обычно такие модели после завершения измерения подают музыкальный сигнал. Точность устройств составляет 0,1 градуса. В том случае если малыш начинает дышать через рот или плакать, отклонение от реальной температуры может быть существенным. Продолжительность измерения составляет 3-5 минут.

Термометры кнопки применяются тоже для детей возрастом до трех лет. По форме такие приборы напоминают канцелярскую кнопку, которая размещается ректально. Данные устройства снимают показания быстро, но имеют низкую точность.

Инфракрасный ушной термометр считывает температуру из барабанной перепонки. Такое устройство способно снять измерения всего за 2-4 секунды. Оно также оснащается цифровым дисплеем и работает на . Данное устройство имеет подсветку для облегчения введения в ушной проход. Приборы подходят для измерения температуры у детей старше 3 лет и взрослых, поскольку у младенцев слишком тонкий ушной канал, в который наконечник термометра не проходит.

Инфракрасные лобные термометры просто прикладываются ко лбу. Они работают по такому же принципу, как и ушные. Одно из преимуществ таких устройств в том, что они могут действовать и бесконтактно на расстоянии 2,5 см от кожи. Таким образом, с их помощью можно измерить температуру тела ребенка не разбудив его. Скорость работы лобных термометров составляет несколько секунд.

Бытовые для воздуха

Для измерения температуры воздуха на улице или в помещении применяются бытовые термометры. Они, как правило, выполнены в стеклянном варианте и заполнены спиртом или ртутью. Обычно диапазон их измерения в уличном исполнении составляет от -50 до +50 градусов, а в комнатном от 0 до +50 градусов. Подобные приборы часто можно встретить в виде украшений для интерьера или магнита на холодильник.

Кухонные

Кухонные термометры предназначены для измерения температуры различных блюд и ингредиентов. Они могут быть механическими, электрическими или жидкостными. Их применяют в тех случаях, когда необходимо строго контролировать температуру по рецепту, к примеру, при приготовлении карамели. Обычно подобные устройства идут в комплекте с герметичным тубусом для хранения.

Промышленные

Промышленные термометры предназначены для измерения температуры в различных системах. Обычно они представляют собой приборы механического типа со стрелкой. Их можно увидеть в магистралях водяного и газового снабжения. Промышленные модели бывают электрические, инфракрасные, механические и пр. Они имеют самое большое разнообразие форм, размеров и диапазонов измерения.