Instrumenten voor het meten van temperatuur

Om te helpen bij het bestuderen van het weer en andere verschijnselen, gebruiken wetenschappers thermometers om de temperatuur te meten. Thermometers zijn er in verschillende soorten, waaronder vloeistof-in-glas, weerstand en infraroodstraling. Elk type biedt verschillende voordelen, zoals kosten, snelheid, precisie en temperatuurbereik.

De vloeistof-in-glas thermometer is een van de meest gebruikte instrumenten die tegenwoordig worden gebruikt om de temperatuur te meten. Zoals de naam al doet vermoeden, bestaat het instrument uit een glazen bol met daarin een speciale vloeistof. Bovenop de bol zit een steel met een schaal waarop de temperatuur kan worden gemeten. De vloeistoffen die voor thermometers zijn gekozen, zetten aanzienlijk uit en krimpen aanzienlijk als reactie op temperatuurveranderingen, dus geven ze de temperatuur aan als een positie op de schaal van de stengel. Jarenlang was kwik een veelgebruikte vloeistof voor het meten van temperatuur, maar voor de veiligheid redenen waarom thermometermakers het hebben uitgefaseerd ten gunste van alcohol en andere stoffen met een lagere toxiciteit. Daniel Gabriel Fahrenheit vond de kwik-in-glas thermometer uit, die het temperatuurbereik van min 38 tot 356 graden Celsius (min 36,4 tot 672,8 graden Fahrenheit) bestrijkt.

Terwijl elektrische stromen door draden stromen, verspreiden ze zich van elkaar en van de draadgrenzen. Dit is een fenomeen dat bekend staat als elektrische weerstand en de waarde ervan is gerelateerd aan de temperatuur. Weerstandsthermometers gebruiken meestal platinadraad omdat het niet corrodeert of anderszins reageert met lucht over een breed temperatuurbereik. De draad wordt normaal gesproken in een spoel gewikkeld en in een keramische buis geplaatst. Weerstandsthermometers hebben een veel grotere resolutie dan het type vloeistof-in-glas en kunnen veranderingen tot een duizendste van een graad meten.

De gasthermometer met constant volume bestaat uit een container met daarin een vaste hoeveelheid gas. De thermometer werkt volgens het principe dat veranderingen in gasdruk evenredig zijn met veranderingen in gastemperatuur. Een druksensor in de container detecteert de druk en kalibratie-elektronica zet deze waarde om in een temperatuurmeting. Thermometers met constant volume gebruiken doorgaans lucht als gas voor metingen die dicht bij kamertemperatuur worden uitgevoerd. Als metingen zeer lage temperaturen vereisen, wordt in plaats daarvan helium gebruikt, omdat het een kookpunt heeft dat dicht bij het absolute nulpunt ligt.

Alle objecten zenden infraroodstraling uit met een intensiteit die ongeveer evenredig is met hun temperatuur. Stralingsthermometers bestaan ​​uit een reeks optica die infrarood licht op een speciale elektronische detector focust. De detector is normaal gesproken een halfgeleider zoals silicium, die een elektrische stroom produceert die evenredig is met de intensiteit van de infrarode straling. Het apparaat berekent de temperatuur elektronisch. Een belangrijk voordeel van stralingsthermometers is de mogelijkheid om de temperatuur van een object op afstand te meten. Ze kunnen ook sneller temperaturen meten dan met andere methoden. Sommige infraroodthermometers hebben een laservizier om het apparaat nauwkeurig op specifieke objecten te richten.