Термометрія
Значення слова "Термометрія" у Великій Радянській Енциклопедії
температури.Термометрія є також розділомметрології,до її завдання входить забезпечення єдності та точності температурних вимірювань: встановленнятемпературних шкал,створенняеталонів,розробка методикградуюваннятаперевіркиприладів для вимірювання температури.
Температура може бути виміряна безпосередньо. Про її зміну судять щодо зміни інших фізичних властивостей тіл (об'єму, тиску, електричного опору, едс, інтенсивності випромінювання та ін.), пов'язаних із температурою певними закономірностями. Тому методи вимірювання температури є по суті методами вимірювання зазначених вище термометричних властивостей, які повинні однозначно залежати від температури та вимірятись досить просто і точно. При розробці конкретного методу або приладу необхідно вибрати термометричну речовину, яка має відповідну властивість добре відтворюється і досить сильно змінюється з температурою.
Для вимірювання температури (за будь-якого методу) необхідно визначити температурну шкалу.
Методи вимірювання температури різноманітні; вони залежать від принципів дії приладів, діапазонів вимірюваних температур, умов вимірювань і необхідної точності. Їх можна розділити на дві основні групи: контактні методи - власне термометрія, і безконтактні методи -Термометрія випромінювання, абопірометрія.
Загальним і суттєвим для всіх контактних методів вимірювання температури є те, що будь-який прилад, що вимірює температуру середовища, повинен перебувати з нею в тепловій рівновазі (див.Температура),тобто мати однакову із середовищем температуру.
Основними вузлами всіх приладів для вимірювання температури є: чутливий елемент, де реалізується термометрична властивість, та пов'язаний з ним вимірювальний прилад, який вимірює чисельні значення цієї властивості.
У газовійТермометрія термометричною властивістю є температурна залежність тиску газу (при постійному обсязі) або об'єму газу (при постійному тиску), відповідно розрізняють -газовий термометрпостійного об'єму та газовий термометр постійного тиску Термометрична речовина в цих термометрах - газ, що наближається за своїми властивостями до ідеального. Рівняння стану ідеального газуpV=RTвстановлює зв'язок абсолютної температуриТз тискомр(при постійному об'ємі V) абоТз обсягомV(при постійному тиску). Газовим термометром вимірюють термодинамічну температуру. Точність приладу залежить від ступеня наближення газу (азот, гелій) до ідеального.
У конденсаційних термометрах термометричним властивістю є температурна залежність тиску насиченої пари рідини. Чутливий елемент - резервуар з рідиною і насиченими парами, що знаходяться з нею в рівновазі - з'єднаний капіляром з манометром. Термометричні речовини – зазвичай низькокиплячі гази: кисень, аргон, неон, водень, гелій. Для обчислення температури виміряного тиску користуються емпіричними співвідношеннями. Діапазон застосування конденсаційного термометра обмежений. Високоточні термометри (до 0,001град) служать для реалізації реперних точок (див.Міжнародна практична температурна шкала).
Утермометрах рідиннихтермометричною властивістю єтеплове розширеннярідин,термометричною речовиною – головним чином ртуть. При визначенні температури не вимірюють об'єм рідини; для цього при виготовленні калібрують капіляр термометра °С, тобто за його довжиною наносять позначки з інтервалами, що відповідають зміні обсягу при заданій зміні температури. Точність термометра залежить від точності калібрування.
Уманометричних термометрах,які є приладами технічного застосування, використовуються ті ж термометричні властивості, що і в рідинних або газових термометрах.
Утермометрах опорутермометричним властивістю є температурна залежність електричного опору чистих металів, сплавів, напівпровідників; термометричні речовини вибираються в залежності від області температурних вимірювань та необхідної точності. Для визначення температури виміряного електричного опору користуються емпіричними формулами або таблицями. Термометри для точних вимірів (платина, легований германій) градує індивідуально.
У термометрах термоелектричних зтермопароюв якості чутливого елемента термометричним властивістю є термоедс термопари; термометричні речовини різноманітні та вибираються в залежності від галузі застосування та необхідної точності. Для визначення температури за виміряною ЕДС також користуються емпіричними формулами або таблицями. У зв'язку зі специфікою термоелектричного термометра (диференціального приладу) його точність залежить від точності підтримки та вимірювання температури одного зі спаїв термопари (реперного спаю).
Вимірювальні прилади, якими визначають чисельні значення термометричних властивостей(манометри,потенціометри,логометри,мости)вимірювальні, мілівольтметри і т. д.), називаються вторинними приладами. Точність вимірювання температури залежить від точності вторинних приладів. Термометри технічного застосування зазвичай індивідуально не градує і комплектуються відповідними вторинними приладами, шкала яких нанесена безпосередньо в °С.
У діапазоні кріогенних (нижче 90 К) і наднизьких (нижче 1 К) температур, крім звичайних методів вимірювання температур, застосовуються специфічні (див.Низькі температури).Це -магнітна термометрія(діапазон 0,006-30 К; точність до 0,001град);методи, засновані на температурній залежностіМесбауера ефектута анізотропії g-випромінювання (нижче 1 К), термошумовий термометр з перетворювачем наДжозефсона ефекті(нижче 1 К). Особливою складністюТермометрія у діапазоні наднизьких температур є здійснення теплового контакту між термометром та середовищем.
Для забезпечення єдності та точності температурних вимірювань служить Державний еталон одиниці температури -кельвін,що дозволяє в діапазоні 1,5-2800 К відтворювати Міжнародну практичну температурну шкалу (МПТШ) з найвищою досяжною в даний час час точністю. Шляхом порівняння з еталоном значення температур передаються зразковим приладам, якими градуюються і перевіряються робочі прилади для вимірювання температури. Зразковими приладами є германієві (1,5-13,8 К) і платинові [13,8-903,9 (630,7 ° С)] термометри опору, платинородій (90% Pt, 10% Rd) - платинова термопара ( 630,7-1064,4 °С) та оптичнийпірометр(вище 1064,4 °С).
Літ.:Попов М. М., Термометрія та калориметрія, 2 видавництва, М., 1954; Методи виміру температури. Сб., ч. 1-2, М., 1954;Температура та її вимір. Сб, пров. з англ., М., 1960; Сосновський А. Р., Столярова Н. І., Вимірювання температур, М., 1970.
Д. Н. Астров, Д. І. Шаревська.