Όργανα μέτρησης θερμοκρασίας

Για να βοηθήσουν στη μελέτη του καιρού και άλλων φαινομένων, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν θερμόμετρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Τα θερμόμετρα διατίθενται σε διάφορους τύπους όπως υγρό σε γυαλί, αντίσταση και υπέρυθρη ακτινοβολία. Κάθε τύπος προσφέρει διαφορετικά πλεονεκτήματα όπως κόστος, ταχύτητα, ακρίβεια και εύρος θερμοκρασίας.

Το θερμόμετρο υγρού σε γυαλί είναι ένα από τα πιο κοινά όργανα που χρησιμοποιούνται σήμερα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Όπως υποδηλώνει το όνομα, το όργανο αποτελείται από μια γυάλινη λάμπα που περιέχει ένα ειδικό υγρό. Στην κορυφή του λαμπτήρα είναι ένα στέλεχος που έχει μια κλίμακα που σημειώνεται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Τα υγρά που επιλέγονται για τα θερμόμετρα διογκώνονται και συστέλλονται σημαντικά σε απόκριση στις μεταβολές της θερμοκρασίας, επομένως δείχνουν τη θερμοκρασία ως θέση στην κλίμακα του στελέχους. Για πολλά χρόνια, ο υδράργυρος ήταν ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο υγρό για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, αν και για ασφάλεια Γιατί οι κατασκευαστές θερμομέτρων το κατέβαλαν σταδιακά υπέρ του αλκοόλ και άλλων ουσιών με χαμηλότερα επίπεδα τοξικότητα. Ο Daniel Gabriel Fahrenheit εφηύρε το θερμόμετρο υδραργύρου σε γυαλί, το οποίο καλύπτει το εύρος θερμοκρασίας μείον 38 έως 356 βαθμούς Κελσίου (μείον 36,4 έως 672,8 βαθμούς Φαρενάιτ).

Καθώς τα ηλεκτρικά ρεύματα ρέουν μέσω καλωδίων, διασκορπίζονται μεταξύ τους και τα σύνορα. Αυτό είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως ηλεκτρική αντίσταση και η αξία του σχετίζεται με τη θερμοκρασία. Τα θερμόμετρα αντίστασης χρησιμοποιούν συνήθως σύρμα πλατίνας δεδομένου ότι δεν διαβρώνουν ή αντιδρούν με άλλο τρόπο με τον αέρα σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Το σύρμα τυλίγεται κανονικά σε ένα πηνίο και τοποθετείται μέσα σε έναν κεραμικό σωλήνα. Τα θερμόμετρα αντίστασης έχουν πολύ μεγαλύτερη ανάλυση από τον τύπο υγρού σε γυαλί και μπορούν δυνητικά να μετρήσουν τις αλλαγές έως το ένα χιλιοστό του βαθμού.

Το θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου αποτελείται από ένα δοχείο με σταθερή ποσότητα αερίου στο εσωτερικό. Το θερμόμετρο βασίζεται στην αρχή ότι οι αλλαγές στην πίεση του αερίου είναι ανάλογες με τις αλλαγές στη θερμοκρασία του αερίου. Ένας αισθητήρας πίεσης μέσα στο δοχείο ανιχνεύει την πίεση και τα ηλεκτρονικά βαθμονόμησης μετατρέπουν αυτήν την τιμή σε μια μέτρηση θερμοκρασίας. Τα θερμόμετρα σταθερού όγκου χρησιμοποιούν συνήθως αέρα ως αέριο για μετρήσεις που λαμβάνονται κοντά στη θερμοκρασία δωματίου. Εάν οι μετρήσεις απαιτούν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιείται ήλιο αντί του σημείου βρασμού κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία με ένταση περίπου ανάλογη της θερμοκρασίας τους. Τα θερμόμετρα ακτινοβολίας αποτελούνται από μια σειρά οπτικών που εστιάζουν το υπέρυθρο φως σε έναν ειδικό ηλεκτρονικό ανιχνευτή. Ο ανιχνευτής είναι συνήθως ένας ημιαγωγός όπως το πυρίτιο, το οποίο παράγει ηλεκτρικό ρεύμα ανάλογο με την ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Η συσκευή υπολογίζει τη θερμοκρασία ηλεκτρονικά. Ένα βασικό πλεονέκτημα των θερμομέτρων ακτινοβολίας είναι η δυνατότητα μέτρησης της θερμοκρασίας ενός αντικειμένου σε απόσταση. Μπορούν επίσης να μετρήσουν τις θερμοκρασίες γρηγορότερα από άλλες μεθόδους. Ορισμένα υπέρυθρα θερμόμετρα έχουν θέαμα λέιζερ, για να στοχεύουν τη συσκευή με ακρίβεια σε συγκεκριμένα αντικείμενα.