Жидкостные стеклянные термометры, ртутные термометры. Принцип действия, типы и виды жидкостных термометров

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на тепловом расширении жидкостей. При изменении температуры изменяется объем термометрической жидкости, при этом изменяется положение уровня жидкости в капилляре, по которому отсчитывается значение температуры. Жидкостные термометры изготавливаются из различных марок стекла резервуаров и наполняются различными термометрическими жидкостями или ртутью. Большим преимуществом последней является то, что она не смачивает стекло и легко может быть получена химически чистой. Цена деления стеклянных термометров находится в пределах (0,01... 10) °С и определяется назначением термометра и видом применяемой термометрической жидкости. Основная масса выпускаемых термометров по своей конструкции делится на две группы:

1)            термометры с вложенной шкалой, у которых шкальная пластина вставлена внутрь оболочки и жестко скреплена с капилляром (рис. 4.1, а);

2)            термометры палочного типа, у которых шкала нанесена непосредственно на внешнюю поверхность толстостенного капилляра (рис. 4.1, б).

Рис. 4.1. Лабораторные ртутные термометры:

а — с вложенной шкалой:  1 — стеклянный резервуар;  2 — капилляр;  3 — шкальная пластина;  4 — стеклянная оболочка;

 б — палочный:  1 — резервуар;  2 — толстостенный капилляр;  3 — шкала на наружной поверхности капилляра

По способу применения термометры рассчитаны либо на частичное погружение в контролируемую среду (неполное погружение), либо на погружение до считываемой температуры (полное погружение). Точные термометры полного погружения снабжаются графиком поправок, которые следует алгебраически суммировать с показаниями термометра. Если термометр полного погружения погружен неполностью, то необходимо вводить поправку на выступающий столбик термометрической жидкости (с учетом знака):

Δt = 0,00016 кl(t - Θ),           (4.1)

где l — длина выступающего столбика в градусах шкалы термометра; t — температура контролируемой среды, отсчитанная по термометру; Θ — средняя температура выступающего столбика, определяемая вспомогательным термометром; к — коэффициент, индивидуальный для каждой термометрической жидкости и сорта используемого стекла.

По назначению жидкостные термометры подразделяются на лабораторные, технические (производственные) и рабочие эталоны (образцовые). Лабораторные используются при научных исследованиях и градуируются при полном погружении. Их нижний предел

измерения лежит внутри диапазона от -30 до 300 °С, верхний — внутри диапазона от 20 до 600 °С. Цена деления находится в пределах от 0,1 до 2 °С. Предельная погрешность зависит от цены деления и диапазона измерения и находится в пределах от 0,3 до 4 °С (она может превышать цену деления).

Технические термометры градуируются при погружении только суженной хвостовой части, которая может быть прямой и угловой (под углом 90 или 120 рис. 4.2). Они могут иметь специальное назначение (медицинские, метеорологические и т.д.) или особые технические характеристики (вибростойкие, электроконтактные).

Рис. 4.2. Технические стеклянные термометры:

 а — прямой; б — угловой

Допускаемая погрешность технических термометров зависит от цены деления и измеряемой температуры и может значительно превышать цену деления.

Образцовые термометры (для точных измерений типа TP) имеют небольшой диапазон измерения, но независимо от пределов измерения имеют отметку О °С. При работе термометр погружается в контролируемую среду на всю длину контролируемого столбика.

Основным производителем стеклянных термометров в РФ является з-д «Термоприбор» (г. Клин). В табл. 4.1 приведены технические характеристики некоторых разновидностей стеклянных термометров.