Un thermomètre est un appareil qui mesure la température ou le gradient de température, en utilisant une variété de principes différents. Un thermomètre a deux éléments importants - le capteur de température dans lequel un changement physique se produit avec la température physique, par exemple l'ampoule sur un thermomètre à mercure et un ressort ou un autre moyen de convertir ce changement physique en une valeur, par exemple l'échelle sur un thermomètre à mercure.
Il existe différents types de thermomètres.
Le thermomètre à liquide en verre utilise la variation du volume d'un liquide en température. Ils utilisent le fait que la plupart des fluides se dilatent lors du chauffage. Le fluide est contenu dans une ampoule en verre scellée et sa dilatation est mesurée à l'aide d'une échelle gravée dans la tige du thermomètre. Comme nous savons que le thermomètre ne se dilate pas alors comme propriété physique, il utilise la variation de la longueur du liquide avec la température.
Les liquides couramment utilisés dans les thermomètres à liquide en verre sont le mercure et l'alcool. En fonction du liquide utilisé, ils sont de deux types: les thermomètres à mercure en verre et les thermomètres à alcool en verre.
Le thermomètre à liquide en verre se compose de deux parties de base:
Avantages:
Désavantages:
Ceux-ci ont été inventés par un physicien allemand Daniel Gabriel Fahrenheit.
Ce thermomètre est constitué de mercure dans un tube en verre. Les marques calibrées sur le tube permettent de lire la température par la longueur du mercure dans le tube. La longueur du mercure dans le tube varie en fonction de la température. Pour augmenter la sensibilité, il y a généralement une ampoule de mercure à l'extrémité du thermomètre qui contient l'essentiel du mercure; l'expansion et la contraction de ce volume de mercure sont elles amplifiées dans l'alésage beaucoup plus étroit du tube. L'espace au-dessus du mercure peut être rempli d'azote ou il peut s'agir d'un vide.
Le thermomètre à mercure en verre couvre une large plage de températures allant de - 38 ° C à 356 ° C, bien que l'introduction d'un gaz dans l'instrument puisse augmenter la plage jusqu'à 600 ° C ou au-delà.
Avantages d'un thermomètre à mercure en verre
Inconvénients d'un thermomètre à mercure en verre
En tant que liquide, il utilise de l'alcool éthylique, du toluène et du pentane technique, qui peuvent être utilisés jusqu'à -200 ° C. Sa plage est de -200 ° C à 80 ° C, bien que la plage ait tendance à dépendre fortement du type d'alcool utilisé.
Avantage: Son plus grand avantage est qu'il peut mesurer des températures très basses.
Inconvénient: L'alcool étant transparent, il faut un colorant pour le rendre visible. Les colorants ont tendance à ajouter des impuretés qui peuvent ne pas avoir la même plage de températures que l'alcool. Cela rend la lecture difficile surtout aux limites de chaque liquide. De plus, l'alcool mouille le verre.
Le thermomètre à résistance ou détecteur de température à résistance (RTD) utilise la résistance d'un conducteur électrique pour mesurer la température. La résistance du conducteur varie avec le temps. Cette propriété du conducteur est utilisée pour mesurer la température. La fonction principale du RTD est de donner un changement positif de résistance avec la température.
Le métal a un coefficient de température élevé qui signifie que leur température augmente avec l'augmentation de la température. Le carbone et le germanium ont un coefficient de basse température qui montre que leur résistance est inversement proportionnelle à la température.
Le thermomètre à résistance utilise un élément sensible fait de métaux extrêmement purs comme le platine, le cuivre ou le nickel. La résistance du métal est directement proportionnelle à la température. La plupart du temps, le platine est utilisé dans un thermomètre à résistance. Le platine a une stabilité élevée et peut résister à des températures élevées.
L'or et l'argent ne sont pas utilisés pour les RTD car ils ont une faible résistivité. Le tungstène a une résistivité élevée, mais il est extrêmement fragile Le cuivre est utilisé pour fabriquer l'élément RTD car il a une faible résistivité et il est également moins cher. Le seul inconvénient du cuivre est qu'il présente une faible linéarité. La température maximale du cuivre est d'environ 120 ° C.
Le matériau RTD est constitué de platine, de nickel ou d'alliages de nickel. Les fils de nickel sont utilisés pour une plage de température limitée, mais ils sont assez non linéaires.
Voici les exigences du conducteur utilisé dans les RTD
La résistivité du matériau est élevée de sorte que le volume minimum du conducteur est utilisé pour la construction
Le changement de résistance du matériau à la température doit être le plus élevé possible.
La résistance du matériau dépend de la température
Le thermomètre à résistance est placé à l'intérieur du tube de protection pour assurer la protection contre les dommages. L'élément résistif est formé en plaçant le fil de platine sur la bobine en céramique. Cet élément de résistance est placé à l'intérieur du tube qui est composé d'acier inoxydable ou d'acier au cuivre.
Le fil conducteur est utilisé pour connecter l'élément de résistance au câble externe. Le fil conducteur est couvert par le tube isolé qui le protège des courts-circuits. Le matériau céramique est utilisé comme isolant pour le matériau à haute température et pour la fibre ou le verre à basse température.
Les thermomètres à résistance remplacent lentement les thermocouples dans les applications industrielles à température beaucoup plus basse (en dessous de 600 ° C). Les thermomètres à résistance se présentent sous différentes formes de construction et offrent une stabilité, une précision et une répétabilité accrues. La résistance a tendance à être presque linéaire avec la température.
Avantages
Désavantages:
Les thermocouples sont des capteurs composés de deux métaux qui génèrent des forces électromotrices (CEM) ou des tensions lorsqu'il existe des différences de température entre eux. La quantité de tension produite dépend de ces différences. Les thermocouples fonctionnent sur le principe de l'effet Seebeck.
L'effet Seeback a été découvert par le médecin allemand devenu physicien Thomas Johann Seebeck. Il a découvert que lorsqu'il produisait une série de circuits en formant une jonction de deux métaux différents, avec un métal à une température plus élevée que l'autre, il était capable de générer une tension. Plus la différence est grande, plus la tension est élevée, et il a constaté que les résultats étaient indépendants de la forme du métal.
Un thermocouple est composé d'une jonction formée par deux alliages métalliques. Une partie de la jonction est placée sur une source dont la température doit être mesurée, tandis que l'autre extrémité est maintenue à une température de référence constante conformément à la loi zéro de la thermodynamique. Les thermocouples plus anciens utilisent des bains de glace comme source de température, mais les thermocouples modernes utilisent un capteur de température à semi-conducteurs.
Les thermocouples sont précieux en science et en ingénierie en raison de leur précision, de leur temps de réaction rapide, de leur petite taille et de leur capacité à mesurer des températures extrêmes. Cette dernière capacité est basée sur les combinaisons métalliques utilisées; une combinaison nickel-nickel peut mesurer de -50 ° C à 1410 ° C, tandis qu'une combinaison rhénium-rhénium peut mesurer de 0 ° C à 2315 ° C. Les combinaisons les plus courantes sont le fer-constantan, le cuivre-constantan et le chromel-alumel. Les inconvénients des thermocouples sont que les signaux produits peuvent ne pas être non linéaires et doivent donc être calibrés avec soin.
Un thermomètre à gaz mesure la température par la variation de volume ou de pression d'un gaz. Les thermomètres à gaz fonctionnent mieux à des températures très basses.
Il existe deux principaux types de thermomètres à gaz - l'un fonctionnant à volume constant et l'autre à pression constante.
Un pyromètre est un type de thermomètre utilisé pour mesurer des températures élevées. Il est utilisé pour mesurer la température sans aucun contact physique. Il est utilisé pour mesurer la température corporelle en mesurant son rayonnement électromagnétique.
Son principe dépend de la relation entre la température d'un corps chaud et le rayonnement électromagnétique émis par le corps. Lorsqu'un corps est chauffé, il émet de l'énergie thermique connue sous le nom de rayonnement thermique. C'est une technique pour déterminer la température corporelle en mesurant son rayonnement électromagnétique.
Pyromètre optique - Le pyromètre optique est un appareil de mesure de température de type sans contact. Il fonctionne sur le principe de l'adaptation de la luminosité d'un objet à la luminosité du filament qui est placé à l'intérieur du pyromètre. Le pyromètre optique est utilisé pour mesurer la température des fours, des métaux fondus et d'autres matériaux ou liquides surchauffés. Il n'est pas possible de mesurer la température du corps fortement chauffé à l'aide de l'instrument de type contact. Par conséquent, le pyromètre sans contact est utilisé pour mesurer leur température.
Avantages d'un pyromètre optique
Inconvénients d'un pyromètre optique
Thermomètre clinique | Thermomètre de laboratoire |
Le thermomètre clinique est mis à l'échelle de 35 ° C à 42 ° C ou de 94 ° F à 108 ° F. | Le thermomètre de laboratoire est généralement mis à l'échelle de -10 ° C à 110 ° C. |
Le niveau de mercure ne baisse pas tout seul, car il y a un pli près de l'ampoule pour empêcher la baisse du niveau de mercure. | Le niveau de mercure tombe tout seul car aucun pli n'est présent. |
La température peut être lue après avoir retiré le thermomètre de l'aisselle ou de la bouche. | La température est lue tout en maintenant le thermomètre dans la source de température, par exemple un liquide ou toute autre chose. |
Pour abaisser le niveau de mercure, des secousses sont données. | Pas besoin de donner une secousse pour abaisser le niveau de mercure. |
Il est utilisé pour prendre la température corporelle. | Il est utilisé pour prendre la température en laboratoire. |
