Вимірювання температури

Для проведення багатьох досліджень необхідний контроль температурного режиму. Зараз для контролю температури використовують в основному дві шкали: термодинамічну, котра градуюється в кельвінах (К), і Міжнародну практичну — у градусах Цельсія (°С). Абсолютна температура Т, виражена в кельвінах, і температураt, виражена в градусах Цельсія, зв'язані між собою співвідношенням: Т =t+ 273,15.

Існує багато сучасних методів вимірювання температури, кожний з яких специфічний: його вибір визначається потрібною точністю, тривалістю вимірювання, необхідністю реєстрації і регулювання температури. Незважаючи на розманітність методів, їх можна розділити на дві групи: контактні, при яких засіб вимірювання (термометр) безпосередньо торкається до контрольованого об'єкта, і безконтактні, засновані на вимірі інтенсивності випромінювання нагрітим понад 600 °С об'єктом за допомогою пірометрів.

Термометри за принципом дії поділяють на дилатометричні, монометричні, електричні (термоелектричні й опору), магнітні і термохімічні.

У хімічних лабораторіях частіше використовують дилатометричні прилади — рідинні термометри розширення. їх дія ґрунтується на різниці коефіцієнтів теплового розширення робочої речовини (ртуті, етанолу і т. ін.) та матеріалу оболонки (скла, кварцу і т. ін.). За конструкцією ці термометри поділяються на два основні типи: паличні (рис. 20, а) — товстостінні градуйовані трубки з центральним капілярним каналом, що переходить у резервуар з рідиною, і шкальні (рис. 20, б). Останні являють собою трубку, в якій унизу міститься резервуар з капіляром, що піднімається, позаду якого всередині трубки поміщена шкальна пластинка.

Рідинні термометри як загального, так і спеціального призначення за сферою застосування поділяють на лабораторні (паличні) зі шкалою, що починається безпосередньо від кульки з ртуттю, і технічні (рис. 20, в, г) зі шкалою, більш-менш віддаленою від цієї точки.

Звичайно прості за конструкцією і високоточні рідинні термометри застосовують при локальних вимірюваннях температури від —200 до 600 °С. Вибір рідини залежить від інтервалу контрольованої температури. Діапазон дії ртутних термометрів від —30 до 750 °С. Для контролю температури від 350 до 600 °С ртутні термометри наповняються азотом і вуглекислотою. Температуру від —35 до —60 °С вимірюють за допомогою термометра, заповненого забарвленим толуеном або етанолом. З огляду на меншу теплопровідність нертутних рідин, велику в'язкість і змочуваність поверхні скла, визначення температури варто проводити повільно.

Рис. 20. Термометри: а- паличний; б — шкальний; в, г — технічні

Для лабораторних робіт найчастіше використовуються ртутні термометри. Похибки, що припускаються при користуванні такими приладами, залежать від вимірюваного інтервалу температур і ціни поділки шкали:

Інтервал вимірювання температури, °С	0-100	100-200	200-300	300-400	400-500
Похибка, ± °С (при ціні поділки 1 °С)	1	2	3	4	5

Застосовуються також спеціальні термометри — для перегонки, високотемпературні, диференціальний шкальний термометр Бекмана. Останній призначений для вимірювання з великою точністю (± 0,002 °С) у вузькому, не більше 5 °С, інтервалі температур і може бути використаний від —20 до 150 °С.

При поводженні з термометрами треба пам'ятати, що кожен прилад перед використанням має бути перевіреним і відградуйованим через визначення Ткип іТпл для хімічно чистих речовин, значення яких наводяться в літературі. Для цього можна взяти:Ткип води (при нормальному атмосферному тискові) — 100,0 °С; ацетону — 56,3 °С, аніліну — 184,4 °С та ін.; їпл: вода—лід — 0,0 °С; ваніліну — 82,0 °С, резорцину — 110,0 °С, бурштинової кислоти — 185,0 °С та ін.

З термометрами слід поводитись особливо акуратно, зберігати їх у чистому стані в спеціальному футлярі. Неприпустимі нагрівання термометра вище верхньої межі вимірюваної ним температури, швидке охолодження, використання приладів з розірваним ртутним стовпчиком. Термометр потрібно занурювати на глибину, при якій проводилося його градуювання. Він не повинен торкатися частин приладів, в які вмонтований.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Перелічіть основні види колб, що використовуються для проведення хімічних реакцій і фільтрування рідин.

2. Назвіть найважливіші з'єднувальні елементи, призначені для складання лабораторних установок.

3. Перелічіть основні види холодильників, які використовують для охолодження і перегонки висококиплячих рідин.

4. Назвіть види нагрівальних приладів.

5. Як необхідно правильно нагрівати вогненебезпечні речовини?

6. В яких випадках використовують нагрівальні бані?

7. Як забезпечити рівномірність нагрівання органічних речовин?

8. При перегонці яких речовин застосовується водяне охолодження?

9. Назвіть основні прийоми охолодження.

10. Які існують температурні шкали і чим вони відрізняються?

11. Як класифікують прилади для вимірювання температури?

12. Як здійснюється правильний відлік показів термометра?

13. Перелічіть правила поводження з термометрами й опишіть порядок перевірки правильності їх показів.