Instrumenti temperatūras mērīšanai

Lai palīdzētu izpētīt laika apstākļus un citas parādības, zinātnieki temperatūras mērīšanai izmanto termometrus. Termometriem ir dažādi veidi, ieskaitot šķidrumu stiklā, pretestību un infrasarkano starojumu. Katrs veids piedāvā dažādas priekšrocības, piemēram, izmaksas, ātrumu, precizitāti un temperatūras diapazonu.

Termometrs šķidrums stiklā ir viens no visbiežāk izmantotajiem instrumentiem, ko šodien izmanto temperatūras mērīšanai. Kā norāda nosaukums, instruments sastāv no stikla spuldzes, kas satur īpašu šķidrumu. Spuldzes augšdaļā ir kāts, kuram ir atzīmēta skala temperatūras mērīšanai. Termometriem izvēlētie šķidrumi, reaģējot uz temperatūras izmaiņām, ievērojami izplešas un saraujas, tāpēc tie norāda temperatūru kā stāvokli kāta skalā. Daudzus gadus dzīvsudrabs bija temperatūras mērīšanai parasti izmantots šķidrums, lai gan drošības nolūkos iemeslu dēļ termometru ražotāji to ir pametuši par labu alkoholam un citām vielām ar zemāku saturu toksicitāte. Daniels Gabriels Fārenheits izgudroja dzīvsudraba stiklā termometru, kas aptver temperatūras diapazonu no mīnus 38 līdz 356 grādiem pēc Celsija (mīnus 36,4 līdz 672,8 grādi pēc Fārenheita).

Elektriskajām strāvām plūstot pa vadiem, tās izkliedē viena otru un vadu robežas. Šī ir parādība, kas pazīstama kā elektriskā pretestība, un tās vērtība ir saistīta ar temperatūru. Pretestības termometros parasti izmanto platīna stiepli, jo tas nerūsē un citādi nereaģē ar gaisu plašā temperatūru diapazonā. Vads parasti tiek savīts spolē un ievietots keramikas caurulē. Pretestības termometriem ir daudz lielāka izšķirtspēja nekā šķidrumam stiklā, un tie potenciāli var izmērīt izmaiņas līdz pat tūkstošdaļai grāda.

Pastāvīga tilpuma gāzes termometrs sastāv no tvertnes, kuras iekšpusē ir noteikts gāzes daudzums. Termometrs darbojas pēc principa, ka gāzes spiediena izmaiņas ir proporcionālas gāzes temperatūras izmaiņām. Spiediena sensors tvertnes iekšpusē nosaka spiedienu, un kalibrēšanas elektronika pārveido šo vērtību par temperatūras mērījumu. Pastāvīga tilpuma termometri mērījumiem, kas tiek veikti tuvu istabas temperatūrai, parasti izmanto gaisu kā gāzi. Ja mērījumi prasa ļoti zemu temperatūru, tā vietā tiek izmantots hēlijs, jo tā viršanas temperatūra ir tuvu absolūtai nullei.

Visi objekti izstaro infrasarkano starojumu ar intensitāti, kas ir aptuveni proporcionāla to temperatūrai. Radiācijas termometri sastāv no virknes optikas, kas infrasarkano gaismu fokusē uz īpašu elektronisko detektoru. Detektors parasti ir pusvadītājs, piemēram, silīcijs, kas rada elektrisko strāvu, kas proporcionāla infrasarkanā starojuma intensitātei. Ierīce temperatūru aprēķina elektroniski. Radiācijas termometru galvenā priekšrocība ir potenciāls mērīt objekta temperatūru no attāluma. Viņi var arī mērīt temperatūru ātrāk nekā ar citām metodēm. Dažiem infrasarkano staru termometriem ir lāzera tēmeklis, lai ierīci precīzi virzītu uz konkrētiem objektiem.