Самбуров н.В.

Лабораторный практикум по зоогигиене

Курск 2015

Лабораторная работа № 1

ТЕМА: «ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

И АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА»

Цель: изучить устройство и правила работы с приборами для определения температуры воздуха в помещениях для животных и птицы, контроля атмосферного давления.

Материально-техническое оборудование. Термометры, термографы, барометры, барографы.

План

1. Изучение устройства жидкостных ртутных и спиртовых термометров.

3. Изучение устройства электротермометров.

4. Изучение устройства термографов.

5. Правила измерения температуры воздуха.

6. Приборы для измерения атмосферного давления: барометр-анероид, барограф.

7. Правила определения барометрического давления.

Глоссарий

Выучите определения следующих терминов, понятий и назначение приборов: микроклимат, градус Цельсия, градус Кельвина, термограф, нормальное атмосферное давление, единицы Паскаля, барограф, максимальный и минимальный термометры.

Температура воздуха – важнейший фактор внешней среды и основной физический раздражитель, влияющий на теплообмен в организме. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, нагревают ее до 0,02 ⁰С в час. Повышение температуры воздуха обусловлено теплоотдачей почвы, которая поглощает и трансформирует солнечную энергию.

Задание 1. Приборы для измерения температуры воздуха.

Для измерения температуры воздуха в животноводческих помещениях чаще всего используют жидкостные стеклянные термометры расширения (ртутные, спиртовые и толуоловые), термометры сопротивления (электрические) и деформационные (биметаллические). Температуру выражают в градусах Цельсия (С), Кельвина (К), Фаренгейта (F), Реомюра (R).

Термометры в основном градуируют в градусах Цельсия (С). 1 ⁰С равен 1/100 деления температурной шкалы между точками кипения (100 ⁰С) и замерзания воды (0 ⁰С). По значению градус Цельсия равен градусу Кельвина (К)-современной единицы измерения температуры. В системе СИ 0 ⁰С равен 273,15 ⁰К, а 100 ⁰С – 373,15 ⁰К. По Реомюру (R) – 0⁰ точка замерзания воды, 80 ⁰ точка кипения воды, по Фаренгейту (F) – 32⁰ точка замерзания воды, 212 ⁰ - точка кипения воды. Для перевода градусов одной шкалы в градусы другой пользуются следующими формулами:

1 ⁰С=4,5 ⁰R=9,5 ⁰F

1 ⁰R=5,4 ⁰С=9,4 ⁰F

1 ⁰F=5,9 ⁰С=4,9 ⁰R

Наиболее распространены ртутные термометры, что объясняется их точностью и возможностью применения в пределах температур от минус 35 ⁰С до 375 ⁰С. Спиртовые термометры менее точны, поскольку спирт при нагревании выше 0 ⁰С расширяется неравномерно (точка его кипения 78,3 ⁰С), но с помощью спиртовых термометров можно измерять низкие температуры (до -130 ⁰С), чего нельзя сделать ртутным термометром, так как ртуть замерзает при -39,4 °С

Для измерения температуры воздуха используют и специальные термометры, которые позволяют установить максимум и минимум температуры в определенный период времени.

Максимальный ртутный термометр предназначен для измерения и фиксирования наивысшей температуры воздуха за определенный период времени. Это достигается конструктивными приемами: внутри резервуара термометра впаивается стеклянный штифт, который сужает просвет капилляра и мимо него ртуть может проходить лишь при расширении, которое наблюдается при повышении температуры воздуха. При понижении температуры столбик ртути, вошедший в капилляр, уже не может опуститься вниз, и ртуть остается в том положении, которое установилось при максимальной температуре. Показания ртутного термометра отличаются большой точностью, так как коэффициент расширения ртути остается постоянным (0,00018). Или же просто суживают просвет капилляра. Перед каждым измерением максимальный термометр необходимо энергично встряхнуть, чтобы возвратить ртуть в резервуар.

Минимальный спиртовой термометр используют для измерения и фиксирования минимальной температуры воздуха. В капиллярной трубке термометра имеется стеклянный штифт с плоским утолщением на концах. Перед наблюдением нижний конец термометра поднимают вверх до тех пор, пока штифт под влиянием собственной тяжести не опустится до мениска спирта. Затем термометр устанавливают горизонтально. При повышении температуры спирт, расширяясь, свободно проходит по капилляру, не сдвигая штифт. При снижении температуры длина спиртового столбика уменьшается, и поверхностная пленка увлекает за собой штифт к резервуару до тех пор, пока будет снижаться температура. В этом случае верхний конец указателя фиксирует минимальную температуру.

Комбинированный максимально-минимальный термометр применяется для получения колебаний температуры в помещениях для животных. Термометр имеет вид изогнутой с обоих концов трубки, у которой правый коней расширен в виде шара, а левый – в виде цилиндра. Средняя (нижняя) часть трубки заполнена ртутью, левое колено - спиртом, а правое наполнено спиртом только до половины шаровидного расширения. Во второй половине этого расширения находятся пары спирта. Над ртутным мениском в обоих коленах имеется по стальному указателю со щетинками. Перед определением температуры оба указателя при помощи магнита подводят к менискам ртутного столба так, чтобы их нижние концы касались ртути. При повышении температуры спирт в левом колене расширяется, давит на столбик ртути и передвигает его в правом колене трубки. Одновременно передвигается вверх и указатель температуры. При понижении температуры и обратном движении спирта и ртути указатель в результате трения щетинок остается на месте и фиксирует максимальную температуру. При этом столбик ртути в левом колене поднимается и проталкивает указатель, который показывает минимальную температуру за период наблюдений.

Рисунок 1 - Термометры (а – максимальный; б - минимальный)

Пристеночные термометры предназначены для измерения плоских поверхностей (стен, полов). Резервуар таких термометров плоский, спирально изогнут, что увеличивает площадь соприкосновения с поверхностью. Шкала термометра для удобства наблюдений расположена под углом 90⁰ к плоскости спирали. Для защиты влияния температуры воздуха на показания термометра, спираль его закрывают кружком из сукна или пробки. Такой термометр прикрепляют в точке измерения на стене или полу замазкой.

Электротермометры ( ЭВМ-2, ЭА-2М, ЭТП-М, АМ-2М, ТЭТ-ЦП и др.) их работа основана на полупроводниковых датчиках. Микротермисторы способны изменять свое электрическое сопротивление при незначительных изменениях температуры окружающей среды, что обеспечивает большую точность измерений. Электрическими термометрами можно измерять температуры воздуха, ограждающих конструкций (стен, потолков, полов, потолков, подстилки), почвы. Правила эксплуатации электротермометров излагаются в инструкциях, прилагаемых к этим приборам.

Рисунок 2 - Электротермометр типа ЭТМ-М

Термографы применяют для систематического наблюдения за температурой в течение продолжительного времени, используя возможность прибора регистрировать температуру воздуха на бумажной ленте в течение суток или недели. В суточном термографе продолжительность одного оборота барабана с часовым механизмом внутри равна 26 часам, а в недельном-176 часам.

Термограф состоит из датчика температуры, биметаллической пластинки, передаточного механизма, стрелки с пером, барабана с часовым механизмом и корпуса. Принцип работы его основан на свойствах биметаллической пластинки изменять кривизну в зависимости от температуры воздуха. Один конец пластинки закреплен неподвижно, второй- системой рычагов связан с пером самопишущего прибора: при повышении температуры перо под­нимается вверх, при понижении - опускается. Перо имеет призматическую

Рисунок 3 - Термограф

форму, наполнено до половины трудно высыхающими и не замерзающими чернилами. Перо вычерчивает на ленте барабана ход изменений температуры воздуха в виде кривой линии.

Ленты разграфлены по горизонтали на недели, дни и числа, а по вертикали - на показатели температуры от -30 °С до +40 °С.

Правила измерения температуры воздуха.

1. Термометр или термограф необходимо располагать так, чтобы на него не действовали прямые солнечные лучи, тепло от нагревательных печей, охлаждение от окон и вентиляционных систем.

2. Термометр следует помещать на уровне стоящего или лежащего животного. Точки измерения: середина помещения и два угла по диагонали на расстоянии 0,8 и 3 метра от стены.

3. Температуру воздуха измеряют три раза в сутки (6, 14, 22 ч), в одно и тоже время, от 3 до 4 раз в месяц.

4. Продолжительность измерения температуры в одной точке не менее 10 минут с момента установки термометра.

Таблица 1 - Расположение точек замеров в животноводческих помещениях

Наименование помещений	Зона размещения животных, м (от пола)		Зона под потолком, м (от потолка)*
	лежания	стояния
Коровники	0,5	1,5	0,6
Телятники	0,3	1,2	0,6
Свинарники	0,2-0,3	0,4-0,7	0,6
Овчарни	0,2-0,3	0,4-0,7	0,6
Птичники (при напольном содержании птицы)**	0,15-0,2	-	0,6
Примечание - *измерения в подпотолочной зоне проводят только при оценке систем вентиляции; **при клеточном содержании птицы точки замеров выбирают в проходах между батареями на уровне каждого из ярусов

Задание 2. Определение атмосферного давления.

Барометрическое давление измеряют ртутными и металлическими барометрами-анероидами. Важнейшая часть барометра-анероида - полая тонкостенная металлическая коробка с гофрированным дном и крышкой или тонкостенная плоская трубка, согнутая в виде подковы. Коробка или трубка заполнены разряженным воздухом (до 50-60 мм. рт. ст.). В результате колебаний атмосферного давления сдавливаются или выпячиваются стенки коробки или же разгибаются и сгибаются концы трубки. Эти изменения через систему рычагов передаются стрелке, движущейся по циферблату, разделенному на миллиметровые или полумиллиметровые деления. Прибор хранят в закрытом футляре в горизонтальном положении. На уровне моря при 0⁰С атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. В системе СИ атмосферное давление измеряют в паскалях (Па) и гектопаскалях (гПа). 1 гПа равен 0,75 мм рт. ст., а нормальное давление соответствует 1013 гПа.

Рисунок 4 - Барометр-анероид.

Для записи изменений атмосферного давления в течение определенного времени (сутки, неделю) применяют барографы. Принцип, действия барографа основан на свойстве тонкостенных металлических коробок с разряженным воздухом в них, реагировать на колебания барометрического давления изменением своего объема.

Колебания давления отражаются на объеме коробки, то сдавливая, то выпячивая ее стенки. Эти движения системой рычагов с осями и тягами передаются стрелке с пером, которая непрерывно записывает на специальной ленте изменения атмосферного давления.

Барограф обеспечивает запись изменений атмосферного давления в пределах от 960 до 1060 мб. при температуре воздуха от -10° до +40°. Лента прибора разделена горизонтальными параллельными линиями, расстояние между ними соответствует 2 мб. атмосферного давления, а по горизонтали -вертикальными дугообразными линиями, каждое деление между которыми равно 15 минутам времени оборота барабана для суточных и 2 часам- для недельных оборотов. Заправка ленты на барабан, регулировка прибора, завод часового механизма производится так же, как и для термографа. Барограф устанавливают и регулируют по показаниям барометра.

Рисунок 5 - Барограф

Таблица 2 - Примерная кратность исследования микроклимата

Показатель	Кратность исследований по дням декады
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Температура воздуха	+			+			+			+
Относительная влажность воздуха	+			+			+			+
Подвижность воздуха	+			+			+			+
Содержание углекислого газа					+
Содержание аммиака			+							+
Содержание сероводорода			+							+
Запыленность		+							+
Бактериальная обсемененность		+							+
Освещенность		+					+
Уровень шума						+
Исследования подстилки								+
Температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций (стен, полов, перекрытий)	+			+			+			+
Примечание - В зависимости от поставленных целей исследований кратность измерений показателей микроклимата может меняться