Instrumente zur Temperaturmessung

Um bei der Untersuchung des Wetters und anderer Phänomene zu helfen, verwenden Wissenschaftler Thermometer, um die Temperatur zu messen. Es gibt verschiedene Arten von Thermometern, darunter Flüssigkeit-im-Glas-, Widerstands- und Infrarotstrahlung. Jeder Typ bietet unterschiedliche Vorteile wie Kosten, Geschwindigkeit, Präzision und Temperaturbereich.

Das Flüssigkeits-im-Glas-Thermometer ist heute eines der am häufigsten verwendeten Instrumente zur Temperaturmessung. Wie der Name schon sagt, besteht das Instrument aus einem Glaskolben, der eine spezielle Flüssigkeit enthält. Oben auf der Glühbirne befindet sich ein Stiel mit einer Skala zur Messung der Temperatur. Die für Thermometer ausgewählten Flüssigkeiten dehnen sich bei Temperaturänderungen stark aus und ziehen sich zusammen, sodass sie die Temperatur als Position auf der Skala des Schafts anzeigen. Viele Jahre lang war Quecksilber eine gebräuchliche Flüssigkeit zur Temperaturmessung, allerdings aus Sicherheitsgründen Gründe, warum Thermometerhersteller es zugunsten von Alkohol und anderen Substanzen mit niedrigerem. eingestellt haben Toxizität. Daniel Gabriel Fahrenheit erfand das Quecksilber-im-Glas-Thermometer, das den Temperaturbereich von minus 38 bis 356 Grad Celsius (minus 36,4 bis 672,8 Grad Fahrenheit) abdeckt.

Wenn elektrische Ströme durch Drähte fließen, streuen sie aneinander und an den Drahtgrenzen ab. Dies ist ein Phänomen, das als elektrischer Widerstand bekannt ist und dessen Wert von der Temperatur abhängt. Widerstandsthermometer verwenden normalerweise Platindraht, da er über einen weiten Temperaturbereich nicht korrodiert oder anderweitig mit Luft reagiert. Der Draht wird normalerweise zu einer Spule gewickelt und in ein Keramikrohr gelegt. Widerstandsthermometer haben eine viel höhere Auflösung als die Flüssigkeits-im-Glas-Typ und können potenziell Änderungen bis zu einem Tausendstel Grad messen.

Das volumenkonstante Gasthermometer besteht aus einem Behälter mit einer festen Gasmenge im Inneren. Das Thermometer arbeitet nach dem Prinzip, dass Änderungen des Gasdrucks proportional zu Änderungen der Gastemperatur sind. Ein Drucksensor im Inneren des Behälters erfasst den Druck und die Kalibrierelektronik wandelt diesen Wert in eine Temperaturmessung um. Thermometer mit konstantem Volumen verwenden normalerweise Luft als Gas für Messungen nahe der Raumtemperatur. Wenn Messungen sehr niedrige Temperaturen erfordern, wird stattdessen Helium verwendet, da es einen Siedepunkt nahe dem absoluten Nullpunkt hat.

Alle Objekte emittieren Infrarotstrahlung mit einer Intensität, die ungefähr ihrer Temperatur proportional ist. Strahlungsthermometer bestehen aus einer Reihe von Optiken, die Infrarotlicht auf einen speziellen elektronischen Detektor fokussieren. Der Detektor ist normalerweise ein Halbleiter wie Silizium, der einen elektrischen Strom proportional zur Intensität der Infrarotstrahlung erzeugt. Das Gerät berechnet die Temperatur elektronisch. Ein wesentlicher Vorteil von Strahlungsthermometern ist die Möglichkeit, die Temperatur eines Objekts aus der Ferne zu messen. Sie können auch Temperaturen schneller messen als mit anderen Methoden. Einige Infrarot-Thermometer haben ein Laservisier, um das Gerät genau auf bestimmte Objekte zu richten.