Приборы для измерения температуры воздуха: типы, принципы работы и применение

Температура воздуха — это то, что мы проверяем каждый день, планируя свой день. От этого зависит, как одеться, брать ли зонтик, когда сеять овощи на огороде. А ещё точные температурные данные нужны метеорологам для прогнозов, врачам в медицинских учреждениях, инженерам на производстве. Поэтому важно понимать, каким прибором измеряют температуру воздуха и как это делать правильно.

Термометр — основной прибор для измерения температуры

Прибор для измерения температуры воздуха, название которого знакомо всем, — обычный термометр. Это слово происходит от греческого: “therme” означает “тепло”, а «metreo» — «измеряю». Всё просто и логично.

Термометр работает благодаря физическим свойствам веществ — они изменяются, когда им становится тепло или холодно. Жидкость расширяется, металл изгибается, электронный датчик реагирует. На этом и основан весь принцип работы.

Как называется прибор для измерения температуры воздуха — зависит от его конструкции. Существуют жидкостные, механические, цифровые и даже бесконтактные инфракрасные приборы. Каждый из них работает по-своему и подходит для разных ситуаций.

Виды термометров — разбираемся подробно

Жидкие термометры

Это классика, которую все видели. Стеклянная трубка с тонким капилляром внутри, а в нём жидкость — ртуть или спирт. Когда тепло, жидкость расширяется и поднимается вверх. Когда холодно — сжимается и опускается. По шкале сразу видна температура.

Почему их до сих пор используют:

• Работают без батареек и электричества
• Показывают довольно точно, если не бить
• Просты в изготовлении и ремонте
• Могут измерять температуру в диапазоне от -70 °C до +600 °C

Но есть нюансы. Ртутные термометры более точные, однако ртуть — яд, поэтому их постепенно запрещают. Спиртовые термометры безопаснее, но немного менее точные и не выдерживают экстремального холода или жары.

Цифровые электронные термометры

Цифровой термометр для измерения температуры воздуха — это уже современность. Внутри находится небольшой датчик, который фиксирует изменения температуры. Данные обрабатываются микросхемой и выводятся на экран. Быстро, удобно, понятно.

Что приятно в электронных моделях:

• Результат отображается через несколько секунд
• Точность до десятых долей градуса
• Можно сохранять данные, устанавливать напоминания
• Безопасны — не содержат ртути и стекла
• Часто также отображаются влажность, давление, время

Такие термометры стали популярны повсеместно — дома, в больницах, на складах, в лабораториях. Единственный минус — батарейки нужно менять.

Биметаллические термометры

Этот тип работает благодаря двум металлам с разным коэффициентом расширения. Их соединяют в одну пластину, и при изменении температуры эта пластина изгибается. Она толкает стрелку, которая показывает градусы на циферблате. Надежно, механически, без капризов. Часто такие устанавливают в технике, где требуется прочность.

Метеорологические станции — как там измеряют температуру

Чем измеряют температуру воздуха в метеорологии — вопрос серьёзный. Здесь нельзя просто повесить термометр на забор. Требуется специальное оборудование и правильное расположение.

Станционные термометры

Метеорологические приборы для измерения температуры воздуха работают в комплексе. На станциях одновременно используются несколько приборов:

• Сухой термометр — показывает истинную температуру
• Смоченный термометр — нужен для определения влажности
• Максимальный термометр — фиксирует самую высокую температуру за сутки
• Минимальный термометр — фиксирует самую низкую температуру
• Термограф — непрерывно записывает все изменения на бумаге или в память

Все эти приборы находятся в специальной белой будке со стенами из жалюзи. Она защищает от солнца, дождя и ветра, но пропускает воздух. Это очень важно для точности.

Психрометр — два в одном

Психрометр для измерения температуры и влажности — это хитроумный прибор с двумя термометрами. Один — обычный, сухой. Второй — обмотанный тканью, которая всё время остаётся мокрой: её конец опущен в баночку с водой.

Вода испаряется с мокрого термометра, отводя тепло, и он показывает более низкую температуру. Разница между сухой и мокрой температурой — это ключ к расчету влажности. Существуют специальные таблицы, в которых всё уже рассчитано.

Психрометры бывают двух типов:

1. Станционный — воздух обдувает его сам по себе
2. Аспирационный — в нём есть вентилятор, создающий поток, поэтому он более точный

Современные технологии — что нового

Какие приборы используют для измерения температуры в настоящее время? Технологии не стоят на месте, появляются новые решения.

Сравнение популярных типов термометров

Инфракрасные термометры

Это бесконтактные приборы — наводишь на объект, нажимаешь кнопку, и он мгновенно показывает температуру. Работают за счет инфракрасного излучения. Обычно их используют для измерения температуры поверхностей, но есть модели и для измерения температуры воздуха в специальных условиях.

Термопары

Два разных провода соединены в одной точке. Когда температура изменяется, возникает электрический ток — его измеряют и преобразуют в градусы. Термопары выдерживают экстремальные температуры и работают там, где другие приборы вышли бы из строя.

Датчики сопротивления

Здесь используется зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее популярны платиновые датчики PT100 и PT1000. Они очень точные и стабильные, поэтому их любят инженеры и учёные.

Как правильно измерять температуру

Как правильно измерять температуру воздуха термометром — вопрос не такой простой, как кажется. Можно неправильно повесить термометр и получить совершенно неточные данные.

Где разместить термометр

Чтобы получить достоверные показатели, следуйте этим правилам:

• Вешайте на высоте 2 метра от земли
• Старайтесь не подвергать устройство воздействию прямых солнечных лучей — они нагревают само устройство
• Укрывайте от дождя и сильного ветра
• Держите подальше от стен домов, труб отопления, кондиционеров
• Не ставьте на асфальт — он отдает тепло
• Воздух должен свободно обдувать термометр

Дома повесьте термометр на внутренней стене, примерно на высоте 1,5 метра от пола. Подальше от батареи и окон.

Как снимать показания

Последовательность действий проста:

1. Убедитесь, что термометр исправен и висит правильно
2. Подождите немного — жидкостным требуется 5–10 минут, цифровым — меньше
3. Смотрите на шкалу прямо, на уровне глаз
4. Запишите результат точно
5. При необходимости повторите через некоторое время

На метеостанциях измерения проводятся по графику, несколько раз в сутки, чтобы данные были сопоставимыми.

Что влияет на точность

Даже хороший термометр может давать неточные показания, если не учитывать некоторые моменты.

Неисправности самого прибора

У каждого термометра есть свои особенности:

• Заводская точность (указанная в паспорте)
• Необходимость периодической проверки
• Время реакции на изменение температуры
• Влияние магнитных полей на электронику
• Разряженные батарейки в цифровых моделях

Ошибки при использовании

Если неправильно разместить или использовать термометр, он покажет неверные показания:

• Солнце может нагреть его на 5–15 градусов больше, чем фактическая температура
• Горячая земля или асфальт тоже оказывают влияние
• Если воздух не движется, данные искажаются
• Грязный или поврежденный датчик показывает неверные данные
• Неправильно установленный электронный датчик приводит к погрешности

Как ухаживать за термометрами

Чтобы приборы служили долго и показывали точно, за ними нужно ухаживать.

Жидкие термометры

Что делать со стеклянными термометрами:

• Проверяйте, не треснуло ли стекло
• Протирайте мягкой тканью от пыли
• Следите за тем, чтобы столбик жидкости не разрывался
• Если ртуть рассыпалась, охладите термометр или осторожно встряхните его
• Раз в год сдавайте на проверку точности