ТЕРМОМЕТРЫ

приборы для измерения т-ры посредством контакта с исследуемой средой. Первые Т. появились в кон. 16-нач. 17 вв. (напр., термоскоп Галилея, 1597), сам термин "Т."-в 1636. Действие Т. основано на изменениях однозначно зависящих от т-ры и легко поддающихся определению разных физ. св-в тел (геом. размеры, давление в замкнутом объеме, электрич. сопротивление, термоэдс, магн. восприимчивость и др.). Соотв. различают следующие наиб, распространенные типы Т.: расширения, манометрические, сопротивления, термоэлектрические, магнитные (см. также Термометрия).

Т. расширения построены по принципу изменения объемов жидкостей (жидкостные Т.) или линейных размеров твердых тел (деформационные Т.).

Действие жидкостных Т. основано на различиях коэф. теплового расширения рабочего, или термометрич., в-ва (ртуть, этанол, пентан, керосин, иные орг. жидкости) и материала оболочки, в к-рой оно находится (термометрич. стекло либо кварц). Несмотря на большое разнообразие конструкций, эти Т. относятся к одному из двух осн. типов: палочные (рис. 1, а) и с вложенной шкалой (рис. 1, б).Особенно распространены ртутные стеклянные Т., подразделяемые на образцовые (1-го разряда-только палочные, 2-го разряда-оба типа), лабораторные (оба типа), технические (только с вложенной шкалой). Среди приборов, заполненных орг. жидкостями и используемых лишь для измерения т-р ниже Ч 30 °С, чаще других применяют спиртовые Т. Все жидкостные Т. используют обычно для локальных измерений т-ры (от Ч 200 до 600 °С) с точностью, определяемой ценой деления шкалы. Для образцовых стеклянных Т. с узким диапазоном шкалы цена деления может достигать 0,01 °С. Точность измерений зависит от глубины погружения Т. в исследуемую среду: прибор следует погружать на глубину, при к-рой проводилась его градуировка.Достоинства этих Т.-простота конструкции и высокая точность измерений. Недостатки: невозможность регистрации и передачи показаний на расстояние; зависимость показаний от измерения объемов жидкости и резервуара, в к-ром она находится; тепловая инерционность; невозможность ремонта.

Разновидность жидкостных при-боров-злектроконтактные ртутные Т., применяемые для регулиро-вания т-ры или сигнализации о нарушении заданного температурного режима в пределах от Ч 30 до 300 °С. Платиновые контакты, впаянные в ниж. часть капилляра, соединены с медными проводниками, к-рые через реле включены в цепь электрич. нагревателя либо сигнализации. В момент соединения контактов столбиком ртути замыкается цепь реле, выключающего нагреватель или включающего сигнализацию.

Деформационные Т. (дилатометрические и биметаллические) ОС-РИС. 1. Термометры расширения: а-палочный; б- с вложенной шкалой.

Манометрические Т. Их действие основано на изменении давления Ар рабочего в-ва, заключенного в емкость посто-янного объема, при изменении его т-ры Dt. По конструкции манометрические Т. всех типов практически одинаковы И состоят из термобаллона, манометрич. трубчатой пружины (одно- или многовитковой, в виде сильфона) и соединяющего их Капилляра (рис. 2). При нагр. термобаллона, помещен-ного в зону измерения т-ры, давление в-ва внутри замкнутой системы возрастает. Это увеличение давления воспринимается пружиной, к-рая через передаточный механизм воздействует на стрелку прибора. В зависимости от того, чем заполнены термобаллоны, различают газовые, жидкостные и конденсационные Т.

В газовых Т. (обычно постоянного объема) изменение т-ры идеального газа пропорционально изменению давления, под к-рым рабочее в-во (N₂, He, Аг) полностью заполняет термосистему прибора. В диапазоне измеряемых т-р (от Ч 120 до 600 °С) различия св-в идеальных и реальных газов учитыва ются при градуировке Т.

Рис.2. Манометрич. термометр: 1 - термобаллон; 2-капилляр; 3-трубчатая пружина; 4-держатель; 5-поводок; 6-сектор (4-6-передаточный механизм).

В основу работы жидкостных Т., термобаллоны к-рых полностью заполнены кремнийорг. жидкостями, положена зависимость: Dp = (b_p/b_c)Dt, где b_p и b _с -коэф. объемного расширения и сжимаемости рабочей жидкости. Изменение ее объема, как следует из этого ур-ния,-линейная ф-ция т-ры, что определяет равномерность шкал данных приборов. Пределы измерений от Ч 50 до 300 °С.

В конденсационных (парожидкостных) Т. измеряют давление насыщ. пара над пов-стью низкокипящей жидкости (ацетон, метилхлорид, нек-рые хладоны), заполняющей термосистему на 2/3 ее объема. Изменение этого давления непропорционально изменению т-ры, поэтому такие приборы имеют неравномерные шкалы. Пределы измерений от -25 до 300 °С.

Манометрические Т. надежны в эксплуатации (хотя и отличаются запаздыванием показаний) и используются как показывающие, самопишущие и контактные техн. приборы; при большой длине капилляра (до 60 м) могут служить дистанционными Т. Погрешность измерений b 1,5% от максимального значения шкалы при нормальном давлении. В случае отклонений от них возникают дополнительные погрешности, к-рые определяются расчетом или компенсируются.

Т. сопротивления. Измерение (с высокой точностью) т-ры основано на св-ве проводников (металлы и сплавы) и полупроводников (напр., оксиды нек-рых металлов, легиров. монокристаллы Si или Ge) изменять электрич. сопротивление при изменении т-ры. С ее повышением для проводников сопротивление увеличивается, для полупроводников-уменьшается. Количественно такая зависимость выражается температурным коэф. электрич. сопротивления (ТКЭС, °С ^-1)