เครื่องมือวัดอุณหภูมิ

เพื่อช่วยในการศึกษาสภาพอากาศและปรากฏการณ์อื่นๆ นักวิทยาศาสตร์ใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์มีหลายประเภท เช่น ของเหลวในแก้ว ความต้านทาน และรังสีอินฟราเรด แต่ละประเภทมีข้อดีที่แตกต่างกัน เช่น ต้นทุน ความเร็ว ความแม่นยำ และช่วงอุณหภูมิ

เทอร์โมมิเตอร์แบบ Liquid-in-glass เป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันในการวัดอุณหภูมิ ตามชื่อที่แนะนำ เครื่องมือนี้ประกอบด้วยหลอดแก้วที่มีของเหลวพิเศษ บนยอดหลอดมีก้านที่มีมาตราส่วนสำหรับวัดอุณหภูมิ ของเหลวที่เลือกใช้สำหรับเทอร์โมมิเตอร์จะขยายตัวและหดตัวอย่างมีนัยสำคัญเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นจึงระบุอุณหภูมิเป็นตำแหน่งบนสเกลของก้าน หลายปีที่ผ่านมา ปรอทเป็นของเหลวที่ใช้กันทั่วไปในการวัดอุณหภูมิ แต่เพื่อความปลอดภัย เหตุผลที่ผู้ผลิตเทอร์โมมิเตอร์เลิกใช้แอลกอฮอล์และสารอื่นๆ ที่มีค่าต่ำกว่า ความเป็นพิษ Daniel Gabriel Fahrenheit ได้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทในแก้ว ซึ่งครอบคลุมช่วงอุณหภูมิลบ 38 ถึง 356 องศาเซลเซียส (ลบ 36.4 ถึง 672.8 องศาฟาเรนไฮต์)

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟ พวกมันจะกระจายออกจากกันและขอบลวด นี่คือปรากฏการณ์ที่เรียกว่าความต้านทานไฟฟ้า และค่าของมันสัมพันธ์กับอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมักใช้ลวดแพลตตินั่มเนื่องจากไม่เกิดสนิมหรือทำปฏิกิริยากับอากาศในช่วงอุณหภูมิกว้าง ปกติแล้วลวดจะพันเป็นขดลวดและใส่ไว้ในหลอดเซรามิก เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีความละเอียดมากกว่าแบบของเหลวในแก้วมาก และสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงได้จนถึงระดับหนึ่งในพัน

เทอร์โมมิเตอร์แก๊สปริมาตรคงที่ประกอบด้วยภาชนะที่มีปริมาณก๊าซอยู่ภายในคงที่ เทอร์โมมิเตอร์ทำงานบนหลักการที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของความดันแก๊สเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของแก๊ส เซ็นเซอร์ความดันภายในภาชนะจะตรวจจับความดัน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการสอบเทียบจะแปลงค่านี้เป็นค่าวัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แบบปริมาตรคงที่มักใช้อากาศเป็นก๊าซสำหรับการวัดค่าที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง หากการวัดต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมาก จะใช้ฮีเลียมแทน เนื่องจากมีจุดเดือดใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์

วัตถุทั้งหมดแผ่รังสีอินฟราเรดออกมาโดยมีความเข้มตามสัดส่วนของอุณหภูมิโดยประมาณ เทอร์โมมิเตอร์แบบฉายรังสีประกอบด้วยชุดเลนส์ที่โฟกัสแสงอินฟราเรดไปยังเครื่องตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษ โดยปกติเครื่องตรวจจับจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอน ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าตามสัดส่วนของความเข้มของรังสีอินฟราเรด อุปกรณ์คำนวณอุณหภูมิด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทอร์โมมิเตอร์แบบแผ่รังสีคือศักยภาพในการวัดอุณหภูมิของวัตถุในระยะไกล นอกจากนี้ยังสามารถวัดอุณหภูมิได้เร็วกว่าวิธีอื่นๆ เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดบางชนิดมีการมองเห็นด้วยเลเซอร์ เพื่อเล็งอุปกรณ์ไปที่วัตถุเฉพาะอย่างแม่นยำ