מכשירים למדידת טמפרטורה

כדי לסייע בחקר מזג האוויר ותופעות אחרות, מדענים משתמשים במדי חום למדידת טמפרטורה. מדחומים מגיעים בסוגים שונים שונים, כולל נוזל בזכוכית, עמידות וקרינת אינפרא אדום. כל סוג מציע יתרונות שונים כגון עלות, מהירות, דיוק וטווח טמפרטורות.

מדחום הנוזל בזכוכית הוא אחד המכשירים הנפוצים ביותר המשמשים כיום למדידת טמפרטורה. כפי שהשם מרמז, המכשיר מורכב מנורת זכוכית המכילה נוזל מיוחד. על גבי הנורה יש גזע שיש בו קנה מידה המסומן למדידת הטמפרטורה. הנוזלים שנבחרו למדי חום מתרחבים ומתכווצים באופן משמעותי בתגובה לשינויי טמפרטורה, ולכן הם מציינים את הטמפרטורה כמיקום בסולם הגזע. במשך שנים רבות כספית היה נוזל נפוץ למדידת טמפרטורה, אם כי ליתר ביטחון הסיבות שיצרני מדחומים הוציאו את דרכם לטובת אלכוהול וחומרים אחרים עם חומרים נמוכים יותר רַעֲלָנוּת. דניאל גבריאל פרנהייט המציא את מדחום הכספית בזכוכית, המכסה את טווח הטמפרטורות של מינוס 38 עד 356 מעלות צלזיוס (מינוס 36.4 עד 672.8 מעלות פרנהייט).

כאשר זרמים חשמליים זורמים דרך חוטים, הם מתפזרים זה מזה וגבולות החוטים. זו תופעה המכונה התנגדות חשמלית, וערכה קשור לטמפרטורה. מדחומי התנגדות משתמשים בדרך כלל בתיל פלטינה מכיוון שהוא אינו מחליד או מגיב בדרך אחרת עם אוויר בטווח רחב של טמפרטורות. החוט מתפתל בדרך כלל בסליל ומונח בתוך צינור קרמי. למדי חום התנגדות יש רזולוציה הרבה יותר גדולה מזו של נוזל בזכוכית ויכולים למדוד שינויים עד לאלף תואר.

מדחום הגז בנפח קבוע מורכב ממיכל שבתוכו כמות קבועה של גז. המדחום פועל על פי העיקרון ששינויים בלחץ הגז הם פרופורציונאליים לשינויים בטמפרטורת הגז. חיישן לחץ בתוך המיכל מזהה את הלחץ, ואלקטרוניקת כיול ממירה ערך זה למדידת טמפרטורה. מדחומים בנפח קבוע משתמשים בדרך כלל באוויר כגז למדידות הנלקחות קרוב לטמפרטורת החדר. אם מדידות דורשות טמפרטורות נמוכות מאוד, משתמשים במקום זאת בהליום מכיוון שיש לו נקודת רתיחה הקרובה לאפס המוחלט.

כל האובייקטים פולטים קרינת אינפרא אדום בעוצמה פרופורציונאלית בערך לטמפרטורה שלהם. מדחומי קרינה מורכבים מסדרת אופטיקה הממקדת אור אינפרא אדום לגלאי אלקטרוני מיוחד. הגלאי הוא בדרך כלל מוליך למחצה כגון סיליקון, המייצר זרם חשמלי שניתן ביחס לעוצמת קרינת האינפרא אדום. המכשיר מחשב את הטמפרטורה באופן אלקטרוני. יתרון מרכזי של מדחומי קרינה הוא הפוטנציאל למדוד את טמפרטורת האובייקט במרחק. הם יכולים גם למדוד טמפרטורות מהר יותר מאשר בשיטות אחרות. בחלק מדחומי האינפרא-אדום יש מראה לייזר, כדי לכוון את המכשיר בצורה מדויקת לעבר עצמים ספציפיים.