Termometr. Definicja i zastosowanie
Poczucie ciepła, chłodu, gorąca i zimna - są odczuciami subiektywnymi. Bez termometrów nie bylibyśmy w stanie precyzyjnie określić temperatury ciał, powietrza czy wody. Jak działają termometry i jakie są ich rodzaje?
1. Termometr. Definicja
Termometr jest przyrządem pomiarowym, służącym do oznaczania temperatury metodą pośrednią. Jej podstawą jest wpływ zmian temperatury na właściwości ciał o specyficznej charakterystyce, w której zmiany te są stałe i możliwe do zmierzenia i odniesienia do skali. Są one nazywane właściwościami termometrycznymi.
Dzięki termometrom możemy dokonywać pomiarów temperatury otoczenia lub konkretnych obiektów. Termometry służą do pomiaru temperatury w zakresie do 600°C. Przyrządy pomiarowe wyższych temperatur nazywają się pirometrami.
2. Rodzaje termometrów
Termometry można podzielić ze względu na zasadę działania. Oto najczęściej stosowane rodzaje termometrów:
- Termometry cieczowe – najczęściej stosowane. Wykorzystują zjawisko rozszerzalności cieplnej cieczy. Najczęściej jest to rtęć albo alkohol.
- Termometry rtęciowe umożliwiają pomiary temperatur od −38 °C do +356 °C. Natomiast alkoholowe od -70 do +120 °C.
- Termometry gazowe – jak wskazuje nazwa, czynnikiem roboczym jest gaz. Mierzy się parametry gazu np. objętość przy stałym ciśnieniu lub ciśnienie przy stałej objętości.
- Termometry parowe - wykorzystują zależność ciśnienia nasyconej pary od jej temperatury. Stosowane są często w termostatach samochodowych.
- Termometry oporowe - bazują na zależności oporu prądu elektrycznego od temperatury przewodu prądu, gdzie używa się na ogół przewodów wykonanych z platyny i stopów specjalnych.
- Termometry magnetyczne korzystają ze ścisłej relacji pomiędzy podatnością magnetyczną (podatnością na namagnesowanie) pewnych substancji a ich temperaturą. Są bardzo przydatne w pewnych dziedzinach techniki, ponieważ pozwalają także na pomiar temperatur bliskich.
3. Termometry. Zastosowanie
Termometry klasyfikuje się według zastosowania. W medycynie wykorzystywane są wysoce precyzyjne termometry lekarskie, które umożliwiają pomiary temperatury ciała.
Zakres termometrów lekarskich wynosi od 35 do 42°C. Najczęściej są termometry rtęciowe, bądź coraz częściej - elektroniczne, które działają na zasadzie odczuwania fal promieniowania podczerwonego.
W nauce są wykorzystywane termometry laboratoryjne, służące do pomiaru temperatury rozmaitych substancji, zwykle umieszczonych wewnątrz szklanej aparatury. Termometry laboratoryjne wyglądają dość podobnie do lekarskich, tylko zazwyczaj są dłuższe. Skala pomiarów wynosi od 0 do 150 °C.
4. Skale temperatur. Kelvin
Na świecie wykorzystywane są trzy główne skale do pomiaru temperatur - Kelvin, Celsjusz oraz Fahrenheit.
W zastosowaniach naukowych najczęściej wykorzystywana jest skala Kelvina, oznaczana literą K. Stworzył ją w 1848 roku szkocki fizyk William Thomson, Lord Kelvin.
Skala Kelvina rozpoczyna się w punkcie najniższej możliwej temperatury, w której dochodzi do zatrzymania ruchów lub wiązań cząsteczek ciał. Temperatura 0 K jest równa temperaturze -273,15 °C.
Kelwin to także podstawowa jednostka temperatury w układzie SI, czyli Międzynarodowego Układu Jednostek Miar. W przeciwieństwie do popularnej skali Celsjusza, w skali Kelvina nie używa się pojęcia „stopni” tylko kelwinów.
## Skale temperatur. Celsjusz
Najbardziej rozpowszechnioną na świecie skalą temperatur jest skala Celsjusza, w której temperaturę podaje się w stopniach Celsjusza, a oznacza się za pomocą znaku °C.
Skala Celsjusza jest oparta na dwóch punktach stałych: 0°C (temperatura topnienia lodu) oraz 100°C (temperatura wrzenia wody). Jednostką temperatury jest stopień Celsjusza (°C).
## Skale temperatur. Fahrenheit
W niektórych krajach anglosaskich (np. w Stanach Zjednoczonych) temperaturę wyraża się w skali Fahrenheita, w której 0 przesunięte jest względem zera skali Celsjusza o wartość 32.
32 °F odpowiadają temperaturze topnienia lodu, a 212 °F – wrzenia wody pod normalnym ciśnieniem, tj. 1013 hPa.
Jednostką skali Fahrenheita jest stopień Fahrenheita oznaczany jako °F.