1.2. Термометрія

Термометри, що застосовуються для вимірювання температури повітря, різноманітні за шкалою виміру, призначенням та конструк­цією.

Найбільш поширені термометрії зі шкалою у градусах Цельсія, однак у деяких країнах використовуються шкали Реомюра і Фа-ренгейта. Міжнародною вважають шкалу Кельвіна. Спільним для всіх шкал є наявність двох характерних точок, одна з яких відпові­дає температурі танення льоду дистильованої води, а інша — тем­пературі кипіння води при барометричному тиску 760 мм рт.ст. На шкалі Цельсія віддаль між цими точками поділена на 100 рівних частин (0-100°С), Реомюра — на 80 частин (0-80Т), Фаренгейта — на 180 частин (32-212°Ф), Кельвіна - на 100 частин (273-373 К).

У гігієнічній практиці здебільшого використовують ртутні й спирто­ві термометри.

Звичайні реєстраційні ртутні або спиртові термометри застосову­ють для визначення температури повітря в момент спостереження. При підвищенні температури повітря ртуть (спирт) піднімається капіляром термометра вгору, а при зниженні — опускається у резер­вуар. Термометр залишають у місці вимірювання на 5 хв, щоб рідина в резервуарі набула температури навколишнього повітря.

До звичайних термометрів належать спиртові побутові зовнішній та кімнатний термометри зі шкалами в межах можливих реальних температур атмосферного повітря (від -50 до 50°С) та повітря при­міщень (0-40°С).

Ртутні термометри застосовуються для вимірювання температур у межах від -39°С до 357°С (точки замерзання та закипання ртуті), а спиртові — в межах від -114°С до 78,5°С (точки замерзання і закипання спирту).

Для визначення максимальної або мінімальної температури по­вітря за певний проміжок часу використовують спеціальні фікса­ційні термометри — максимальний і мінімальний.

У максимальних термометрах (мал. 1), які завжди є ртутними, місце переходу резервуара в капіляр вужче за внутріш­ній діаметр капіляра. При підвищенні температури повітря ртуть розширюється і через звужене устя капіляра піднімається вгору. При зниженні температури повітря звуження капіляра заважає поверненню ртуті в резервуар і вона залишається на рівні максимальної темпера­тури, що спостерігалася упродовж усього періоду дослідження. За таким принципом, зокрема, влаштовані медичні термометри.

Існують конструкції максимальних термометрів, у яких у капі­ляр над ртуттю вміщено металеву голку, що пересувається лише під тиском стовпчика ртуті, коли той розширюється. При його знижен­ні голка фіксується на позначці найвищої температури, до якої пі­діймалася ртуть упродовж періоду спостереження.

Перед початком вимірювання температури повітря максималь­ний термометр треба струснути для повернення ртуті в резервуар або для зіткнення металевої голки з меніском ртуті. При вимірю­ванні температури максимальні термометри встановлюють гори­зонтально. Для відліку температури рекомендується трохи підня­ти верхній кінець термометра.

Мінімальний термометр (мал. 1) — спиртовий. У його капілярі, в спирті, міститься скляний штифт-покажчик з пото­вщенням на обидвох кінцях. Щоб визначити температуру, штифт-по­кажчик слід привести у зіткнення з меніском спирту, піднявши вго­ру резервуар термометра, і встановити термометр горизонтально.

При підвищенні температури повітря спирт розширюється й об­тікає покажчик, не викликаючи його переміщення. При зниженні температури повітря увігнутий .меніск спирту тягне за собою покаж­чик до найнижчого значення температури за весь час спостереження. Отже, штифт-покажчик може рухатись лише у бік резервуара, тобто

в бік низьких показів температури. Відлік температури проводять за кінцем штифта-покажчика, найбільш віддаленим від резервуара.

М а к с й м а л ь н о-м і н і м а л ь н й й термометр (мал. 2). Принцип його дії грунтується на тому, що вигнуту трубку запаяно з обидвох кінців. Нижня частіша трубки заповнена ртуттю, а над ртут­тю міститься спирт, причому ліве коліно трубки заповнене спиртом повністю, а в правому спирт сягає лише до половини розширеної її частини, якою це коліно завершується. Вільний простір заповнюється парами спирту.

В обидвох колінах термометра над ртуттю розташовані сталеві по­кажчики з волосяними пружинками, що впираються у внутрішні стінки трубки і заважають переміщенню покажчиків униз. Спирт при підвищенні температури розширюється у лівому коліні приладу, тисне на ртуть і вона переходить у праве коліно. Ртуть, у свою чергу, перемі­щує вверх сталевий покажчик. Коли температура знижується, ртуть опускається, а покажчик завдяки волосяним пружинкам залишаєть­ся на місці, фіксуючи максимальну температуру. Зі зниженням тем­ператури у лівому коліні зменшується стовпчик спирту, а ртуть у ньому піднімається. Відповідно піднімається і покажчик. Підняттю ртуті в цьому коліні сприяє тиск парів спирту в кулястому розширенні правого коліна. З підвищенням температури покажчик залишається

на місці й відповідає мінімаль­ній температурі за період спо­стереження. Відлік температур здійснюють за нижніми кін­цями покажчиків, оберненими до ртуті. Перед початком кож­ного спостереження покажчи­ки за допомогою магніту по­вертають у вихідне положен­ня над ртуттю.

Електричний термо­метр (мал. 3) використову­ють для визначення темпера­тури повітря і поверхонь. Принцип його дії ґрунтуєть­ся на виникненні термостру­му у колі. Перетворювачами є термопари або термістори (напівпровідники).

Для визначення температу­ри електротермометром дат-чик-перетворювач під'єдну-ють до приладу. Якщо ручка перемикача перебуває в поло­женні "Вимкнено", стрілка гальванометра повинна бути на першій зліва поділці шка­ли (за необхідності її встанов­люють за допомогою коректо­ра) . Перед вимірюванням тем­ператури перевіряють робочу напругу елемента живлення, для чого ручку перемикача встановлю­ють у положення "Контроль" і за допомогою ручки потенціометра виводять стрілку на поділку шкали 42. Якщо цього не вдається зро­бити, замінюють елемент живлення чи заряджають акумулятор. Потім ручку перемикача переводять у режим вимірювання (на синю або червону точку, що відповідає нижній або верхній шкалі приладу). Стрілка гальванометра показує температуру повітря. Для вимірюван­ня температури поверхонь датчик легко притискають до відповідного об'єкта і за 8-10 с знімають покази приладу.

Термограф (мал. 4) використовують для безперервної реєстра­ції коливань температури повітря упродовж робочого дня, доби, тижня у вигляді кривої — термограми на спеціальній паперовій стрічці.

Основною частиною приладу, його сприймальним елементом, є біме­талева пластинка, що складається з двох спаяних між собою штабок різнорідних металів з різним коефіцієнтом лінійного розширення. Бі­металева пластинка реагує на зміни температури повітря зменшенням

або збільшенням радіуса кривизни. При підвищенні температури по­вітря пластинка вигинається у бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення, а при зниженні температури повітря - навпа­ки, у бік металу з більшим коефіцієнтом лінійного розширення. Один кінець штабки закріплений нерухомо, а інший — за допомогою систе­ми важелів приводить у рух стрілку, яка завершується самописним пером. Перо стикається з паперовою стрічкою, закріпленою на циліндрі. Циліндр повільно обертається за допомогою годинникового механізму і перо креслить на стрічці температурну криву.

Стрічка по горизонталі розграфлена на години доби (якщо тер­мограф добовий) або дні тижня (якщо термограф тижневий), а по вертикалі - на поділки температури. Щоб уникнути похибки при відліку, стрічку точно обрізають за нижньою лінією термографічної сітки і розташовують чітко на краю нижнього карниза циліндра.

При підготовці термографа до роботи звичайним термометром вимірюють температуру повітря і за допомогою спеціального гвинта (поряд з біметалевою пластинкою) встановлюють перо, обертаючи циліндр рукою, у точку перетину лінії температури повітря і годи­ни доби. Після цього, натискаючи пальцем на перо, перевіряють до­статність заповнення його чорнилом. За допомогою спеціального ключа, вмонтованого у циліндр, заводять годинниковий механізм до упору, щоб циліндр міг зробити один повний оберт упродовж доби або тижня, і приводять циліндр у рух.

Визначення температурного режиму приміщень. Температурний режим приміщення характеризується показниками температури по­вітря у ньому на різних рівнях і в різних напрямах по вертикалі та по горизонталі (просторовий температурний режим) і змінами тем­ператури упродовж робочого дня, доби, тижня (часовий темпера­турний режим). Температурний режим досліджується в побутових, громадських, лікарняних та інших приміщеннях з метою визначити перепади температури, що залежать від якості будівництва, погодно-кліматичних умов, ефективності опалення і вентиляції приміщень то­що. Характерне для сучасних будівель збільшення площі засклення

зумовлює підвищення температурного перепаду і тепловіддачі орга­нізму. Підвищення перепаду температур у приміщеннях спричинює посилення циркуляторних рухів повітря і призводить, зокрема при підвищенні вертикального перепаду, до охолодження кінцівок і реф­лекторних змін температури верхніх дихальних шляхів.

Просторовий температурний р е ж й м приміщення визна­чається за допомогою будь-якого реєстраційного термометра або тер­мографа в діагональній площині від зовнішнього до внутрішнього кута приміщення, по горизонталі на відстані 20 см від зовнішнього кута, в центрі приміщення і на відстані 20 см від внутрішнього кута та по вертикалі на різних рівнях від підлоги залежно від поставленої мети (на висоті 20 см від підлоги — на рівні стіп, 1,5 м від підлоги — у зоні дихання дорослої людини в положенні стоячи, в умовах лікарняної палати на висоті 80 — 90 см від підлоги — на рівні ліжка хворого, а для вивчення перепаду температур по вертикалі і можливо­сті виникнення вертикальних конвективних течій повітря — на від­стані 20 см від стелі). Дослідження можна виконувати за допомогою як одного термометра, так і одночасно декількох, які підвішують в різних точках на спеціальних штативах. Покази знімають через 5 хв, починаючи з десятих часток, а потім відлічують цілі градуси, тому що під час спостереження покази термометра можуть змінитися у межах десятих часток градуса за рахунок тепла, яке виділяє людина. Око спостерігача має бути на рівні лінії відліку. При вимірюваннях термо­метр повинен бути захищений від впливу сонячного проміння, нагрі­вальних приладів тощо.

Вертикальний перепад температур приміщення обчислюється за різницею середніх значень трьох температур біля стелі і відповідно біля підлоги, горизонтальний перепад — за різницею середніх зна­чень трьох температур у внутрішньому та зовнішньому кутах. Для визначення середньої температури повітря у приміщенні досить об­межитись вимірюванням температур у шести точках на двох рів­нях від підлоги (0,2 і 1,5 м) з подальшим обчисленням середнього арифметичного з шести одержаних значень.

Важливою характеристикою температурного режиму приміщен­ня є різниця між температурою повітря біля зовнішньої стіни і температурою цієї стіни, яку визначають за допомогою описаного ви­ще електротермометра на висоті 1,5 м від підлоги й на віддалі не менше 0,5 м від вікон і зовнішніх кутів.

Часовий температурний режим вимірюють термографа­ми, розташованими у трьох точках по діагоналі приміщення на рівні 1,5 м від підлоги. Часовий температурний режим характеризується середньодобовою (середньотижневою) температурою повітря, яка ви­значається діленням загальної суми заміряних температур на число спостережень, а також мінімальною і максимальною температурами за час спостереження.

За БНіП* П-33-75 "Опалення, вентиляція і кондиціювання по-

вітря оптимальна температура у житлових і громадських примі­щеннях у холодний та перехідні сезони (при температурі зовніш­нього повітря нижче 10°С) повинна становити 20-22°С, у теплий сезон (при температурі зовнішнього повітря вище 10°С) 20-25°С. У холодний та перехідні сезони допускається температура повітря 18-22°С, а в тепліш сезон вона не повинна більш ніж на З перевищува­ти середню розрахункову температуру зовнішнього повітря, визна­чену для цього регіону.

Норми температури повітря у приміщеннях повинні бути ди­ференційовані для різних кліматичних зон і становити 21—22°С на півдні, 18-20°С у місцевостях з помірним кліматом і 17-18°С на півночі.

Середні розрахункові температури повітря в різних приміщен­нях житлових будинків у холодну пору року наведені в табл. 1. Перепади температур по горизонталі, вертикалі та упродовж доби — не більше 2-3°С, різниця між температурою повітря і внутрішньої поверхні стін не більше 3°С.

»	Таблиця 1
Розрахункові температури повітря в холодну пору року будинках (БНіП 2.08.01-89)	в житлових
Приміщення	Температура, *С
Житлова кімната квартири й гуртожитку	18
Те ж, у районах з температурою найбільш холодної . п'ятиденки — 31°С і нижче	20
Кухня квартири й гуртожитку	18
Ванна, душова	25
Вбиральня індивідуальна, загальна	18, 16
Суміщений санітарний вузол	25
Умивальня загальна	18
Вестибюль, загальний коридор, передпокій, сходова клітка в житловому будинку	16
Вестибюль, загальний коридор, сходова клітка в гуртожитку	18
Приміщення для культурно-масовпх заходів, відпочинку, навчальні» і спортивних занять, адміністрації і персоналу гуртожитків	18
Палата ізолятора гуртожитків	20