2. Прилади для вимірювання температури повітря, грунту та води

Температура це характеристика теплового стану тіла (Іимміи кажуть про ступінь нагрітості тіла). На практиці тем­пература вимірюється з допомогою фізичних ефектів, які ііпи'язані зі зміною об’єму фізичних тіл при їх нагріванні та пхолоджені. Вимірювання температури на даний час здійсню-

• і і.і і приладами, що називаються термометрами.

У світовій практиці користуються шкалою Цельсія (°С), иіі ,і пою Фаренгейта (°Р), а також абсолютною шкалою Кпп.віна (К). На шкалі Цельсія (міжнародній температурній і німі лі) точка танення льоду позначена 0°С, а точка кипіння води І0()°С. Проміжок між ними розділений на 100 частин. На шкалі Фаренгейта точку танення льоду позначають +32°Р, а точку мііііння води +212°Р. Проміжок між цими реперними точками іииділений на 180 частин. За шкалою Кельвіна 0°С відповідає 'М.І5К. В більшості країн, у т.ч. і в Україні, прийнято шкалу

І Іпіьоія, а в СІЛА та деяких інших країнах шкалу Фаренгейта.

І Іерехід від шкали Фаренгейта до шкали Цельсія і навпаки ні і копується за формулами:

(4.1)

5

Перехід від шкали Цельсія до шкали Кельвіна здійснюється

1. формулами:

1

}

(4.2)

°С = ТК 273,15 ТК=П°С + 273,15

Зауважимо, що ціна поділки за шкалою Кельвіна дорівнює п і п і 11 оділки за шкалою Цельсія (1К = 1 °С).

За принципом дії термометри поділяються на:

а) рідинні (ртутні, спиртові);

б) газові;

в) деформаційні;

г) електричні.

В практиці метеорологічних спостережень в основному ішкористовують рідинні, деформаційні та електричні термо­метри.

1. Рідинні термометри Рідинні термометри. Принцип їх дії ґрунтується на влг стивості будь-якої рідини змінювати свій об’єм залежно ві зміни температури. В термометрах використовують ртуть аб спирт, рідше - толуол. Ртутні термометри більш чутливі, ал ртуть замерзає при температурі -38,9°С. Тому для вимірюванн низьких температур краще використовувати спиртові термо метри (спирт замерзає при -117,3°С). Гір вимірюванні високих температур спиртовим термометрами користуватися не зручно, том що точка кипіння спирту становить +78,5°С Тому для вимірювання високих температу; використовують ртутні термометри (точк кипіння ртуті +356,9°С).

П

Рис. 4.8. Рідинний термомегр: а -з циліндричним резервуаром; б -з кулястим резервуаром

еревагою ртутних термометрів є те, ще ртуть із її поверхні в капілярі майже н< випаровується. Тому точність показань ртуті них термометрів, порівняно зі спиртовими значно вища. Крім того, ртуть, на відміну від спирту, не змочує скла, що забезпечує мож ливість, особливо при низьких температурах! точніше зняти показання термометра.

На рис. 4.8 зображені рідинні термометри:

а) з циліндричним резервуаром;

б) з кулястим резервуаром.

Рідинний термометр складається з невели

кого скляного резервуара 6 циліндричної абс кулястої форми, до якого припаяна скляна трубка-капіляр 5; протилежний кінець капіляра запаяний. Резервуар і частина капіляра запов­нені рідиною. Відлік температури здійснюють, у більшості термометрів, за шкалою 2, яку виш товляють зі скла молочного кольору. Її встав ляють за капіляр у середину скляної захисної оболонки термометра 4. Шкала не повинна ма ти зсувів щодо капіляра. Тому кріплення шкали повинне бути мідним. З цією метою нижній кі­нець її спирається на скляне сідло 3, верхній кі­нець утримується корками 1. У кількох місцях капіляр і шкалу перев’язують ще й тонким дротом.

Існують також термометри із зовнішньою шкалою і кийові. V перших поділки нанесені на дерев’яну або металеву основу, до мінп кріпиться резервуар із капіляром. У кийових термометрах ніічіііа наноситься з зовнішнього боку товстостінного капіляра.

Ціна поділок шкал різних термометрів неоднакова: у їм їїхрометричних і витяжних термометрах одна поділка шкали цін повідає 0,2°С, у максимальному, мінімальному, колінчатих м рмомстрах і термометрі-щупі - 0,5°С.

Кожний термометр після виготовлення порівнюють з нормальним термометром - еталоном. У результаті перевірки ми іпачають поправки, які записують в спеціальних повірочних і еріифікатах.

Точність вимірювання температури - це ступінь близькості і"му ні,татів вимірювання до дійсного значення вимірюваної ін ипмини. Вона, значною мірою, залежить від чутливості термо- мі' і рів. Розрізняють два роди чутливості термометрів:

а) здатність реагувати на дуже малі зміни температури;

б) швидкість сприйняття температури навколишнього сере- юішща, або інерція.

Чутливість 1-го роду рідинних термометрів збільшується зі ннтаненням об’єму резервуара термометрів і зменшенням перерізу і іппіяра. Чутливість 2-го роду (інерція) для метеорологічних рі ишиих термометрів становить 3-7хв. У зв’язку з цим відліки 11 рмометрів повинні здійснюватися швидко. Рекомендується спо- •іиі ку відраховувати десяті частки, а потім цілі градуси, тому що

• ні" ю присутністю людина, випромінюючи тепло, впливає на тем- і и*| >а гуру приладу. Іноді треба зменшити чутливість 2-го роду.

Ініться це для тих термометрів, відлік за якими здійснюється в

>му середовищі (наприклад, для витяжних термометрів і термо-

мпрін-іцупів). Для збільшення інерції таких термометрів резер- иу.іри їх вміщують в яку-небудь оболонку, яка має велику теплоєм- н її її. (найчастіше для цього використовують мідні ошурки).

Вимірювання температури повітря. Для вимірювання темпе­ри урн повітря застосовуються термометри: психрометричний, м.ім іімальний і мінімальний.

Психрометричний (сухий) термометр - ртутний, з кулястим рі ісриуаром. Ціна поділки 0,2°С, точність вимірювання 0,1 °С. Ні і ановлюється термометр вертикально. Для цього у верхній ї ї- і пні є металевий ковпачок. Психрометричні термометри засто- іонують в парі (сухий та змочений) і складають психрометр, що

служить одночасно для визначення температури і волого повітря в сгрок спостережень.

У змоченого термометра кулястий резервуар обв’язуют батистом, який занурюють у склянку з водою.

М аксимальний термометр служить для вимірюванн найвищої (максимальної) температури між строками спо стережень. Це ртутний термометр із циліндричним (аб кулястим) резервуаром. Межі шкали можуть бути ві +51°С(+71°С) до -36°С(-21°С). Максимальний відлік темпера тури термометр зберігає завдяки спеціальному пристосуванню показаному на рис. 4.9. Для цього при виготовленні термометр' в дно резервуара 1 впаюють скляний штиф

2. верхній кінець якого входить у капіляр З В результаті цього вихід з резервуара капіляр дуже звужений. При иідвищенн температури ртуть у резервуарі розширю’ ється і піднімається по капіляру, тому щ сили розширення ртуті більші за сили терті в місці звуження. При зниженні темпе ратури ртуть починає зменшуватись в об’ємі. Однак ртуть, що знаходиться в капілярі, не може повернуться в резервуар,! тому що сили тертя в місці звуження значн перевищують сили зчеплення ртуті. Тому вузькій частині капіляра відбувається роз-| рив ртуті, і стовпчик її, що був у капілярі до початку зниження температури, залиша­ється на попередньому місці, показуючи максимальне значення температури. Після! вимірювання термометр струшують кілька разів сильними, але плавними рухами, при- водячи цим його показання до температури Рис. 4.9. Максимальний навколишнього повітря в момент спостере- термометр жень. При цьому надлишкова частина ртуті,

скидається в резервуар.

Максимальний термометр встанов­люється горизонтально. Оскільки ртуть у капілярі легко може відходити від резервуара, то при вимірюваннях рекомендується злегка підняти кінець термометра, протилежний до резервуара.

Мінімальний термометр застосовують для вимірювання іінМішжчої температури між строками спостережень. Цей іермометр - спиртовий. Межі шкали можуть бути від +21 °С

11. 10"( ) до -41°С(-75°С). На рис. 4.10 показано схему будови мінім.і її,ного термометра. Резервуар термометра циліндричний ІііГм у вигляді вилки). Капіляр на кінці, протилежному до імчсрнуара, має розширення, у якому збирається спирт при ін/ииіщенні температури вище від останньої поділки шкали.

Мінімальні показання термометра визначають за легким штифтиком 2 (рис. 4.10), виготовленим з темного Ц І скла із потовщеннями на кінцях. При

г.Ц І вертикальному положенні термометра

(резервуаром вгору) штифтик вільно переміщується в спирті, але не виходить

із нього, тому що завдяки своїй легкості не може прорвати поверхневу плівку 1, що обмежує меніск спирту.