Сравнительный анализ средств измерения температуры

Цель работы: ознакомиться с методами измерения температуры. Провести сравнительный анализ средств измерения температуры.

Температурой называют величину, характеризующую тепловое состоя­ние тела. Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения моле­кул. Поэтому под температурой будем понимать условную статическую ве­личину прямо пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

С позиций термодинамики – температура является мерой отклонения термодинамического состояния тела от состояния теплового равновесия.

Температура не поддается непосредственному измерению и, поэтому, о состоянии теплового равновесия и о значении температуры судят по изме­нению физических свойств тел (объема, давления и т.д.). Параметр, по измерению которого можно судить о температуре, называется термометрическим. С небольшим допущением в качестве термометрических в измерительной технике используются следующие параметры: давление или объем газов, объем жидкостей, электрическое сопротивление проводников и полупроводников, термо-ЭДС некоторых пар и т.д.

Термометром называется устройство (прибор), служащее для измерения температуры путем преобразования ее в показания или сигнал, являющийся известной функцией температуры.

Традиционный и наиболее массовый вид термометров – контактные термометры, отличительной особенностью которых является необходимость теплового контакта между датчиком термометра и средой, температура которой измеряется. Вторую группу составляют бесконтактные термометры, для измерения которыми нет необходимости в тепловом контакте среды и прибора, а достаточно измерений собственного теплового или оптического излучения.

В зависимости от условий опыта (интервал измеряемых температур, свойства среды, требования к точности и др.) применяются следующие основные приборы для измерения температуры:

1) Жидкостные термометры

Жидкостные термометры работает по простой схеме – объем жидкости внутри термометра изменяется при изменении температуры вокруг нее. Жидкость, находящаяся в термометре, занимает меньший объем капилляра при низкой температуре, а при высокой температуре жидкость в столбике термометра начинает увеличиваться в объеме, тем самым будет расширяться, и подниматься вверх. Обычно в жидкостных термометрах применяется либо спирт, либо ртуть.

Основное их достоинство – простота употребления и сравнительно высокая точность серийных вариантов. Недостатки – невозможность автоматической записи, передачи показаний на расстояние, невозможность ремонта.

Основными источниками погрешностей жидкостных термометров является следующее:

– инерционность, которая существенно зависит от размеров термометра.

– выступающий из измеряемой среды столбик термометрическое жидкости, поскольку температура выступающей части капиллярной трубки будет отличаться от температуры измеряемой среды.

– проявление молекулярных сил сцепления, вызывающее скачкообразное перемещение столбика.

– ориентация термометров.

– остаточный гистерезис при охлаждении и нагревании.