Прилади для вимірювання температури повітря: типи, принципи роботи та застосування

Температура повітря — це те, що ми перевіряємо щодня, плануючи свій день. Від цього залежить, як одягнутися, чи брати парасольку, коли сіяти овочі на городі. А ще точні температурні дані потрібні метеорологам для прогнозів, лікарям у медичних закладах, інженерам на виробництві. Тому важливо розуміти, яким приладом вимірюють температуру повітря і як це робити правильно.

Термометр — головний прилад для температури

Прилад для вимірювання температури повітря назва якого знайома всім — звичайний термометр. Слово походить від грецького: “therme” означає тепло, а “metreo” — вимірюю. Усе просто і логічно.

Термометр працює завдяки фізичним властивостям речовин — вони змінюються, коли їм тепло чи холодно. Рідина розширюється, метал вигинається, електронний датчик реагує. На цьому і побудована вся справа.

Як називається прилад для вимірювання температури повітря — залежить від конструкції. Є рідинні, механічні, цифрові, навіть безконтактні інфрачервоні. Кожен працює по-своєму і підходить для різних ситуацій.

Види термометрів — розбираємось детально

Рідинні термометри

Це класика, яку всі бачили. Скляна трубка з тоненьким капіляром всередині, а в ньому рідина — ртуть або спирт. Коли тепло, рідина розширюється і піднімається вгору. Коли холодно — стискається і опускається. По шкалі відразу видно температуру.

Чому їх досі використовують:

• Працюють без батарейок і електрики
• Показують досить точно, якщо не бити
• Прості у виготовленні та ремонті
• Можуть вимірювати від -70°C до +600°C

Але є нюанси. Ртутні термометри точніші, проте ртуть — отрута, тому їх поступово забороняють. Спиртові безпечніші, але трохи менш точні і не витримують екстремального холоду чи спеки.

Цифрові електронні термометри

Цифровий термометр для вимірювання температури повітря — це вже сучасність. Усередині стоїть маленький датчик, який ловить зміни температури. Дані обробляє мікросхема і виводить цифри на екран. Швидко, зручно, зрозуміло.

Що приємно в електронних моделях:

• Показують результат за кілька секунд
• Точність до десятих долей градуса
• Можна зберігати дані, ставити нагадування
• Безпечні — ніякої ртуті чи скла
• Часто показують ще й вологість, тиск, час

Такі термометри стали популярними всюди — вдома, в лікарнях, на складах, у лабораторіях. Єдиний мінус — батарейки потрібно міняти.

Біметалічні термометри

Цей тип працює завдяки двом металам з різним розширенням. Їх з’єднують у пластину, і коли температура змінюється, ця пластина вигинається. Вона штовхає стрілку, яка показує градуси на циферблаті. Надійно, механічно, без капризів. Часто такі ставлять у техніці, де потрібна міцність.

Метеорологічні станції — як там вимірюють температуру

Чим вимірюють температуру повітря в метеорології — питання серйозне. Там не можна просто повісити термометр на паркан. Потрібне спеціальне обладнання та правильне розташування.

Станційні термометри

Метеорологічні прилади для вимірювання температури повітря працюють у комплекті. На станціях одночасно використовують кілька приладів:

• Сухий термометр — показує справжню температуру
• Змочений термометр — потрібен для визначення вологості
• Максимальний термометр — запам’ятовує найвищу температуру за добу
• Мінімальний термометр — фіксує найнижчу температуру
• Термограф — безперервно записує всі зміни на папері чи в пам’ять

Усі ці прилади стоять у спеціальній білій будці з жалюзійними стінками. Вона захищає від сонця, дощу, вітру, але пропускає повітря. Це дуже важливо для точності.

Психрометр — два в одному

Психрометр для вимірювання температури та вологості — це хитрий прилад із двома термометрами. Один звичайний, сухий. Другий обмотаний тканиною, яка весь час мокра — її кінець опущений у баночку з водою.

Вода випаровується з мокрого термометра, забирає тепло, і він показує нижчу температуру. Різниця між сухим і мокрим — це ключ до розрахунку вологості. Є спеціальні таблиці, де все вже порахували.

Психрометри бувають двох типів:

1. Станційний — повітря обдуває його само
2. Аспіраційний — є вентилятор, який створює потік, тому він точніший

Сучасні технології — що нового

Які прилади використовують для вимірювання температури зараз? Технології не стоять на місці, з’являються нові рішення.

Порівняння популярних типів термометрів

Інфрачервоні термометри

Це безконтактні прилади — наводиш на об’єкт, натискаєш кнопку, і він миттєво показує температуру. Працює через інфрачервоне випромінювання. Зазвичай їх використовують для поверхонь, але є моделі й для повітря в спеціальних умовах.

Термопари

Два різні дроти з’єднані в точці. Коли температура міняється, виникає електричний струм — його вимірюють і перетворюють у градуси. Термопари витримують шалені температури і працюють там, де інші прилади здалися б.

Датчики опору

Тут використовується залежність електричного опору від температури. Найпопулярніші — платинові датчики PT100 та PT1000. Вони дуже точні і стабільні, тому їх люблять інженери та науковці.

Як правильно вимірювати температуру

Як правильно вимірювати температуру повітря термометром — не таке просте питання, як здається. Можна повісити термометр неправильно і отримати зовсім неточні дані.

Де розмістити термометр

Щоб отримати правдиві показники, дотримуйтесь цих правил:

• Вішайте на висоті 2 метри від землі
• Уникайте прямого сонця — воно нагріває сам прилад
• Ховайте від дощу та сильного вітру
• Тримайте подалі від стін будинків, труб опалення, кондиціонерів
• Не ставте над асфальтом — він віддає тепло
• Повітря має вільно обдувати термометр

Вдома вішайте термометр на внутрішній стіні, десь на рівні 1,5 метра від підлоги. Подалі від батареї та вікон.

Як знімати показники

Послідовність дій проста:

1. Переконайтесь, що термометр справний і висить правильно
2. Дайте йому час — рідинним треба 5-10 хвилин, цифровим менше
3. Дивіться на шкалу прямо, на рівні очей
4. Запишіть результат точно
5. При потребі повторіть через деякий час

На метеостанціях вимірювання роблять за графіком, кілька разів на добу, щоб дані були порівнянними.

Що впливає на точність

Навіть гарний термометр може помилятися, якщо не враховувати деякі речі.

Помилки самого приладу

У кожного термометра є свої особливості:

• Заводська точність (написана в паспорті)
• Потреба в періодичній перевірці
• Час реакції на зміну температури
• Вплив магнітних полів на електроніку
• Розряджені батарейки в цифрових моделях

Помилки при використанні

Якщо неправильно розмістити або використовувати термометр, він покаже невірно:

• Сонце може нагріти його на 5-15 градусів більше, ніж справжня температура
• Гаряча земля чи асфальт теж впливають
• Якщо повітря не рухається, дані спотворюються
• Брудний або пошкоджений датчик бреше
• Неправильно встановлений електронний сенсор дає похибку

Як доглядати за термометрами

Щоб прилади служили довго і показували точно, за ними треба доглядати.

Рідинні термометри

Що робити зі скляними термометрами:

• Перевіряйте, чи не тріснуло скло
• Протирайте м’якою тканиною від пилу
• Стежте, щоб стовпчик рідини не розривався
• Якщо ртуть роз’єдналась, охолодіть термометр або обережно струсіть
• Раз на рік здавайте на перевірку точності