En termometer är en enhet som mäter temperatur eller temperaturgradient, med hjälp av en mängd olika principer. En termometer har två viktiga element – temperatursensorn där någon fysisk förändring sker med fysisk temperatur, t.ex. glödlampan på en kvicksilvertermometer och fjäder eller något annat sätt att omvandla denna fysiska förändring till ett värde, t.ex. skalan på en kvicksilvertermometer.
Det finns olika typer av termometrar.
Vätska i glastermometern utnyttjar variationen i volymen av en vätska i temperatur. De använder det faktum att de flesta vätskor expanderar vid uppvärmning. Vätskan finns i en förseglad glaskolv och dess expansion mäts med hjälp av en skala etsad i termometerns skaft. Eftersom vi vet att termometern inte expanderar då som den fysiska egenskapen utnyttjar den variationen av vätskans längd med temperaturen.
De vätskor som vanligtvis används i termometrarna för vätska i glas är kvicksilver och alkohol. Baserat på vätskan som används är de av två typer: kvicksilver-i-glas-termometrar och alkohol-i-glas-termometrar.
Vätsketermometern i glas består av två grundläggande delar:
Fördelar:
Nackdelar:
Dessa uppfanns av en tysk fysiker Daniel Gabriel Fahrenheit.
Denna termometer består av kvicksilver i ett glasrör. De kalibrerade märkena på röret gör att temperaturen kan avläsas av längden på kvicksilvret i röret. Längden på kvicksilvret i röret varierar beroende på temperaturen. För att öka känsligheten finns det vanligtvis en bulb av kvicksilver i änden av termometern som innehåller det mesta av kvicksilvret; expansion och sammandragning av denna kvicksilvervolym förstärks i det mycket smalare hålet i röret. Utrymmet ovanför kvicksilvret kan vara fyllt med kväve eller så kan det vara ett vakuum.
Kvicksilver-i-glas termometer täcker ett brett temperaturområde från -38 °C till 356 °C, även om införandet av en gas i instrumentet kan öka området till 600 °C eller mer.
Fördelar med en kvicksilver-i-glas termometer
Nackdelar med en kvicksilver-i-glas termometer
Som vätska använder den etylalkohol, toluen och teknisk pentan, som kan användas ner till -200 °C. Dess intervall är -200°C till 80°C, även om intervallet tenderar att vara mycket beroende av vilken typ av alkohol som används.
Fördel: Dess största fördel är att den kan mäta mycket låga temperaturer.
Nackdel: Eftersom alkohol är genomskinligt krävs det ett färgämne för att det ska synas. Färgämnen tenderar att lägga till föroreningar som kanske inte har samma temperaturområde som alkoholen. Detta gör det svårt att läsa särskilt vid gränserna för varje vätska. Dessutom väter alkohol glas.
Resistanstermometern eller motståndstemperaturdetektorn (RTD) använder motståndet från en elektrisk ledare för att mäta temperaturen. Ledarens motstånd varierar med tiden. Denna egenskap hos ledaren används för att mäta temperaturen. RTD:ns huvudfunktion är att ge en positiv förändring av motståndet med temperaturen.
Metallen har en hög temperaturkoefficient som innebär att deras temperatur ökar med temperaturökningen. Kolet och germaniumet har lågtemperaturkoefficient som visar att deras motstånd är omvänt proportionell mot temperaturen.
Motståndstermometern använder ett känsligt element tillverkat av extremt rena metaller som platina, koppar eller nickel. Metallens motstånd är direkt proportionell mot temperaturen. Mestadels används platina i en motståndstermometer. Platinan har hög stabilitet och tål höga temperaturer.
Guld och silver används inte för FoTU eftersom de har låg resistivitet. Volfram har hög resistivitet, men det är extremt skört. Koppar används för att göra RTD-elementet eftersom det har låg resistivitet och dessutom är det billigare. Den enda nackdelen med kopparn är att den har låg linjäritet. Maxtemperaturen på kopparn är cirka 120oC.
RTD-materialet är tillverkat av platina, nickel eller legeringar av nickel. Nickeltrådarna används för ett begränsat temperaturområde, men de är ganska olinjära.
Följande är kraven för den ledare som används i RTD:erna
Materialets resistivitet är hög så att ledarens minsta volym används för konstruktion
Materialets resistansförändring avseende temperatur bör vara så hög som möjligt.
Materialets motstånd beror på temperaturen
Motståndstermometern är placerad inuti skyddsröret för att ge skydd mot skador. Det resistiva elementet bildas genom att placera platinatråden på den keramiska spolen. Detta motståndselement är placerat inuti röret som är uppbyggt av rostfritt stål eller kopparstål.
Ledningskabeln används för att ansluta motståndselementet med den externa ledningen. Ledningskabeln är täckt av det isolerade röret som skyddar den från kortslutning. Det keramiska materialet används som isolator för högtemperaturmaterial och för lågtemperaturfiber eller glas används.
Resistanstermometrar ersätter långsamt termoelement i industriella tillämpningar med mycket lägre temperaturer (under 600 °C). Motståndstermometrar finns i ett antal konstruktionsformer och erbjuder större stabilitet, noggrannhet och repeterbarhet. Motståndet tenderar att vara nästan linjärt med temperaturen.
Fördelar
Nackdelar:
Termoelement är sensorer som består av två metaller som genererar elektromotoriska krafter (EMF) eller spänningar när det finns temperaturskillnader mellan dem. Mängden producerad spänning beror på dessa skillnader. Termoelement fungerar baserat på principen om Seebeck-effekten.
Seeback-effekten upptäcktes av den tyska läkaren som blev fysikern Thomas Johann Seebeck. Han fann att när han producerade en serie kretsar genom att bilda en förbindelse mellan två olika metaller, med en metall vid en högre temperatur än den andra, kunde han generera en spänning. Ju större skillnaden är, desto högre spänning, och han fann att resultaten var oberoende av metallens form.
Ett termoelement är sammansatt av en koppling som bildas av två metallegeringar. En del av korsningen är placerad på en källa vars temperatur ska mätas, medan den andra änden hålls vid en konstant referenstemperatur i enlighet med termodynamikens nollte lag. Äldre termoelement använder isbad som sin temperaturkälla, men moderna använder en solid state temperatursensor.
Termoelement är värdefulla inom vetenskap och teknik på grund av deras noggrannhet, snabba reaktionstid, ringa storlek och förmåga att mäta extrema temperaturer. Den senare förmågan är baserad på de använda metallkombinationerna; en nickel-nickel-kombination kan mäta -50 °C till 1410 °C, medan en rhenium-rhenium-kombination kan mäta 0 °C till 2315 °C. De vanligaste kombinationerna är järn-konstantan, koppar-konstantan och krom-alumel. Nackdelarna med termoelement är att signalerna som produceras kanske inte är olinjära och därför måste de kalibreras noggrant.
En gastermometer mäter temperaturen genom variationen i volym eller tryck hos en gas. Gastermometrar fungerar bäst vid mycket låga temperaturer.
Det finns två huvudtyper av gastermometer - en som arbetar med konstant volym och den andra med konstant tryck.
En pyrometer är en typ av termometer som används för att mäta höga temperaturer. Den används för att mäta temperatur utan någon fysisk kontakt. Den används för att mäta kroppstemperatur genom att mäta dess elektromagnetiska strålning.
Dess princip beror på förhållandet mellan temperaturen hos en varm kropp och elektromagnetisk strålning som sänds ut av kroppen. När en kropp värms upp avger den termisk energi som kallas värmestrålning. Det är en teknik för att bestämma kroppstemperatur genom att mäta dess elektromagnetiska strålning.
Optisk pyrometer - Den optiska pyrometern är en beröringsfri temperaturmätare. Det fungerar enligt principen att matcha ljusstyrkan hos ett föremål med ljusstyrkan hos glödtråden som är placerad inuti pyrometern. Den optiska pyrometern används för att mäta temperaturen i ugnarna, smälta metaller och andra överhettade material eller vätskor. Det är inte möjligt att mäta temperaturen på den starkt uppvärmda kroppen med hjälp av instrumentet av kontakttyp. Därför används den beröringsfria pyrometern för att mäta deras temperatur.
Fördelar med en optisk pyrometer
Nackdelar med en optisk pyrometer
Klinisk termometer | Laboratorietermometer |
Klinisk termometer är skalad från 35°C till 42°C eller från 94°F till 108°F. | Laboratorietermometern är i allmänhet skalad från -10°C till 110°C. |
Kvicksilvernivån faller inte av sig själv, eftersom det finns en knäck nära glödlampan för att förhindra att kvicksilvernivån faller. | Kvicksilvernivån sjunker av sig själv eftersom det inte finns någon knäck. |
Temperaturen kan avläsas efter att termometern tagits bort från armhålan eller munnen. | Temperaturen avläses samtidigt som termometern hålls i temperaturkällan, t.ex. en vätska eller något annat. |
För att sänka kvicksilvernivån görs ryck. | Du behöver inte ge ett ryck för att sänka kvicksilvernivån. |
Det används för att mäta kroppstemperaturen. | Den används för att ta temperaturen i laboratoriet. |
