Перед тем как выйти на улицу, мы обычно смотрим на термометр за окном, чтобы выбрать одежду по погоде. Можно, конечно, этого не делать, но тогда есть вероятность простудиться, и поневоле придётся воспользоваться термометром. Сейчас, правда, многие предпочитают узнавать температуру «за бортом» с экрана телевизора, смартфона или планшета.
Но чтобы градусы Цельсия появились на экране, кто-то должен измерить температуру на улице, ведь не интернет же это делает? Хотя, к слову сказать, температуру можно определить и «интернетом» — с помощью оптоволоконных линий. Об этом мы расскажем чуть позже, а пока разберёмся с классическими методами.
Огромный термометр на одной из башен главного здания Московского государственного университета на Воробьёвых горах внешне похож на механический термометр со стрелкой, но устроен совсем по-другому. Шестиметровую стрелку приводит в движение электродвигатель через систему механических приводов. Показания температуры выставляются по сигналу с терморезистивного датчика, установленного на высоте 2 м в сквере МГУ. Фото Андрея Лисинского.
Как определить температуру воды без термометра
Температуру внутри бифштекса, приготовленного на углях, легко измерить с помощью механического термометра, внутри которого находится биметаллическая спираль. Фото: Wavebreak Media / Фотобанк Лори.
Терморезистивный датчик температуры (слева) и термопарный датчик (справа) используют разные эффекты, связанные с изменением электрических свойств объекта при нагревании.
Гремучая змея регистрирует инфракрасное излучение, которое испускают все нагретые тела, точно так же, как современный инфракрасный термометр.
Конусы Зегера (слева) и индикаторные полоски для контроля температуры при паровой стерилизации.
Самый простой способ измерить температуру, которым пользовались ещё в древности, называется «потрогать». Однако у него есть два существенных недостатка. Во-первых, этот способ далеко не всегда безопасен — можно обжечься.
А во-вторых, измерения, основанные на субъективных ощущениях, неточны: для одного море с температурой воды +10 о С — это всего лишь «прохладно», а для другого и +20 о С сродни купанию у берегов Антарктиды. Тут показателен классический опыт: возьмите три ёмкости — с горячей, холодной и тёплой водой. Одну руку опустите в сосуд с горячей водой (естественно, вода не должна быть кипятком!), а другую — в сосуд с холодной, подержите их там некоторое время, а затем опустите обе руки одновременно в ёмкость с тёплой водой. В этот момент одна рука «скажет» вам, что вода холодная, другая — что горячая, а истина окажется, как это часто бывает, где-то посередине.
Способ «потрогать» удовлетворял далеко не всех. Измерять температуру нужно было как можно точнее и в цифрах. А значит, предстояло изобрести иной способ, который опирался бы не на ощущения, а на беспристрастные физические законы.
Стоит напомнить, что температура влияет на самые разные свойства материи: вещества могут плавиться и испаряться, менять цвет, форму и размер, вступать в химические реакции. Первые приборы для измерения температуры были основаны на том, что при нагревании большинство тел расширяются, а при охлаждении, наоборот, сжимаются. Известно, например, что во время полёта сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд» из-за нагрева фюзеляжа увеличивался в длину на 20 см. Так что, имея соответствующую таблицу, температуру самолёта можно было бы измерять обычной рулеткой.
Как измерить температуру воды электрическим термометром
Первым, кто заметил, что вещества меняют объём в зависимости от температуры, был Галилео Галилей. Нагревал он, правда, не сверхзвуковые «Конкорды», а самые обыкновенные жидкости. Если взять фиксированное количество жидкости, то при нагревании она начнёт расширяться, а при охлаждении сжиматься.
Соответственно будет меняться и её плотность — холодные жидкости более плотные, чем горячие. На этом принципе — изменении плотности вещества при нагревании — был построен один из первых приборов для измерения температуры — термоскоп. Галилей изобрёл его в 1597 году. Термоскоп не давал точного значения температуры, а свидетельствовал об изменении степени нагретости тела.
Жидкость в термоскопе поднималась и опускалась по стеклянной трубке не за счёт собственного расширения или сжатия, а из-за изменения объёма воздуха, находящегося в стеклянном шарике, который был припаян к концу трубки. Здесь использовался принцип зависимости давления газа от его температуры: чем выше температура, тем выше давление, а следовательно, газ стремится занять больший объём, вытесняя жидкость из трубки. Главный недостаток прибора состоял в том, что показания зависели не только от самой температуры, но ещё и от атмосферного давления.
Через полвека конструкцию термоскопа усовершенствовали флорентийские учёные. Они перевернули его с ног на голову, заменили газ жидкостью, откачали из стеклянного резервуара воздух, сделав прибор независимым от каких-либо перепадов давления, и снабдили шкалой. Здесь уже температуру определяли по уровню столба жидкости, который тем выше, чем выше сама температура. Это был описанный в 1667 году первый жидкостный термометр, который получил название «термометр Галилея». В слегка изменённом виде он дожил до наших дней, им продолжают измерять температуру за окном или температуру тела и по традиции называют градусником.
Обычные ртутные термометры до сих пор используют не только в быту, но и в экспериментальных лабораториях, поскольку они просты, надёжны и недороги.
Может возникнуть вопрос: почему вредная ртуть получила такое широкое распространение в термометрах? Причина в том, что ртуть, в отличие от органических жидкостей вроде спирта или глицерина, остаётся жидкой в большом интервале температур: от –39 о С до +357 о С. Но что ещё более важно, так это практически линейный рост её объёма с увеличением температуры. Что это значит?
Например, вы взяли два термометра: ртутный и глицериновый, откалибровали их по двум точкам: 0 о С и +100 о С, а затем погрузили их в жидкость с температурой +50 о С. Думаете, оба термометра покажут +50 о С? А вот и нет! Показания ртутного термометра будут действительно практически совпадать с отметкой +50 о С, а глицериновый покажет +47,6 о С. Опустим теперь оба термометра в жидкости с температурами 0 о С и +100 о С — их показания совпадут.
Почему? Ответ на эту загадку кроется в коэффициенте температурного расширения жидкостей. Как мы говорили, у ртути он практически не зависит от температуры, а вот у глицерина — зависит. Это значит, что при разных значениях температуры жидкость по-разному реагирует на изменение этой самой температуры: например, холодный глицерин, как мы видим, расширяется чуть медленнее, чем горячий.
Кроме бытовых жидкостных встречаются термометры другого типа — механические. В них вместо жидкости используется металлическая спираль с закреплённой на ней стрелкой. Работают механические термометры, хотя на первый взгляд это может показаться странным, по тому же принципу, что и жидкостные, — по принципу расширения вещества при нагревании.
Вспомните про удлиняющийся от нагрева самолёт. Можно было бы, конечно, вместо самолёта взять небольшую проволочку и измерять, насколько она удлинится при нагревании на несколько градусов, но тогда пришлось бы воспользоваться микроскопом.
Согласитесь, это не очень удобно, поэтому инженеры придумали ухищрение: они взяли две металлические ленты из разных материалов, соединили их вместе и скрутили в спираль. Если такую конструкцию нагревать, то за счёт разной величины расширения двух разных металлов спираль начнёт раскручиваться, а при охлаждении будет закручиваться обратно. Оставалось только закрепить один конец спирали на корпусе, а на другой установить стрелку и проградуировать шкалу. Простой механический термометр готов!
Но технический прогресс не стоял на месте. С развитием промышленности во многих областях измерение температуры стало насущной необходимостью. Взять хотя бы современный автомобиль, в котором можно навскидку найти десяток различных температурных датчиков, и сделаны они, к счастью, не из стекла и ртути.
Если в жидкостных и механических термометрах используется свойство тел расширяться при нагревании, то большинство современных температурных датчиков основано на принципе зависимости электрических свойств вещества от температуры. Самые распространённые — терморезистивные датчики. Их действие основано на том, что электрическое сопротивление проводника растёт с увеличением температуры. Чтобы такой датчик заработал, достаточно включить его в цепь, состоящую из источника тока и амперметра.
Другой принцип работы у термопарных датчиков. По сути, они представляют собой маленькую «батарейку», напряжение которой зависит от температуры. Эта «батарейка» состоит из двух металлических проводников, спаянных в одной точке. Если место спайки поместить в зону с высокой температурой, а свободные концы проводов оставить при комнатной, то, подключив к ним вольтметр, можно увидеть, что «батарейка» начала вырабатывать ток. Конечно, возникает соблазн использовать термопару для выработки электричества, а не просто для измерения температуры, однако из этой затеи ничего не выйдет: напряжение на выводах термопары составляет всего несколько милливольт, что в тысячу раз меньше, чем напряжение самой обычной пальчиковой батарейки. Зато температуру с помощью термопар можно измерять весьма точно и в большом диапазоне: от –250 о С до +2500 о С.
И жидкостные термометры, и терморезисторы, и термопары требуют физического контакта с объектом. Термометр необходимо погрузить в жидкость или другую среду либо обеспечить ему плотный контакт с телом. А как поступить, если нужно измерить температуру на расстоянии? Оказывается, в этом нет ничего невозможного.
Вспомните одно свойство материи: все вещества при нагревании испускают электромагнитное излучение. Вы наверняка видели, как выглядит раскалённое железо — оно светится красным, жёлтым или белым цветом. По цвету свечения можно определить температуру металла — этим пользуются кузнецы, чтобы соблюсти технологию ковки изделий. Однако не все нагретые тела светятся ярким светом, вернее, не всё излучение от нагретых тел мы способны увидеть невооружённым глазом. Например, горячий и холодный паяльники выглядят одинаково, хотя, будь наш глаз чувствителен к инфракрасным волнам, мы без проблем отличили бы горячий предмет от холодного.
А вот гремучие змеи могут «видеть» тепло — у них для этого есть специальный орган: два углубления на голове, чувствительные к инфракрасному излучению. Другими словами, рептилии могут найти добычу, например какого-нибудь теплокровного грызуна, в полной темноте, ориентируясь только на тепловые волны, которые испускает жертва.
Надо сказать, что змея не видит мышь, как мы видим изображение на экране тепловизора, она лишь может определить направление и силу тепловыделения. По принципу зависимости состава спектра излучения тела от его температуры работают инфракрасные термометры. Чтобы измерить температуру объекта, достаточно направить на него прибор, и спустя буквально доли секунды он покажет температуру с высокой точностью. Быстро и удобно, правда, стоимость такого устройства из-за относительной сложности его конструкции выше, чем обычных термометров.
А как измерить температуру с помощью «интернета»? Развитие волоконно-оптических технологий передачи информации ушло так далеко вперёд, что оптоволокно стало основным каналом передачи трафика от локальных сетей до трансатлантических подводных кабелей. Как оказалось, форма сигнала, который передаётся по световоду, зависит от его температуры — это связано с особенностями рассеяния света на стенках оптического волокна. По виду сигнала, прошедшего через весь световод, можно узнать температуру на каждом его участке. К примеру, если вы проложили оптическую линию длиной 100 км, то даже на таком большом протяжении можно зафиксировать изменение температуры на один градус на отметке, скажем, 62 км 350 м.
Такие системы широко применяются в тех областях промышленности, где требуется непрерывный мониторинг температуры на большом протяжении. Огромный плюс — их надёжность и безопасность, к тому же им не страшны электрические и магнитные помехи. Достаточно один раз проложить оптоволоконный кабель, и в течение десятков лет он будет давать информацию о температуре, при этом систему не нужно обслуживать или менять вышедшие из строя датчики. Правда, и стóят подобные системы несравнимо дороже любого другого термометра.
И напоследок расскажем о самых дешёвых способах измерения температуры. Часто для решения многих задач нужно лишь знать, достигла температура заданного значения или нет. Например, обжигаете вы кирпичи в печи либо стерилизуете медицинские инструменты в автоклаве — и в том и в другом случае нужно убедиться, что объект прогрелся до определённой температуры.
Чтобы кирпичи не получились по цене золотых слитков, придётся отказаться от идеи воткнуть в каждый из них по термопаре или дежурить сутками у печи с инфракрасным термометром. Для этих целей придуманы так называемые термоиндикаторы — дешёвые одноразовые устройства, единственная задача которых состоит в том, чтобы показать, достигнута требуемая температура или нет. Например, при обжиге глиняных изделий применяются конусы Зегера — небольшие пирамидки, которые меняют свою форму при достижении определённой температуры. Для автоклавной стерилизации применяют специальные индикаторы — полоски бумаги с нанесённым на них веществом, которое меняет цвет при заданной температуре.
Источник: www.nkj.ru
Можно ли обычным ртутным градусником измерять температуру воды, или он лопнет?
Обычный медицинский ртутный градусник, можно ли им измерить температуру воды, или от высокой температуры он может лопнуть?
комментировать
в избранное бонус
Ким Чен Ын [482K]
3 года назад
Градусник, правильное название этого измерительного прибора, термометр.
Если Вы имеете в виду обычный медицинский градусник, то у него есть шкала, деления, с измеряемой температурой.
Таким градусником измеряется температура тела, измеряемая температура находится вот в этих пределах от + 35 и до +42 градуса.
Теоретически в этих пределах и причём довольно точно, Вы можете измерить и температуру воды.
Теоретически, потому что на практике так не делается.
Вы не сможете определить температуру воды «на глаз» и если она будет экстремально высокой, для ртутного термометра, стекло просто лопнет.
Градусники изготавливаются из термометрического стекла, оно разное.
Но в рассматриваемом случае, это стекло не рассчитано на высокие температуры.
Такое стекло может лопнуть даже при температуре в + 50 градусов, многое зависит от длительности воздействия высокой температуры на стекло.
Если просто опустить градусник в воду на пару секунд, стекло выдержит, но для точного измерения такая длительность неприемлема.
Вам придётся подержать градусник в воде, возможно сразу стекло не лопнет.
На нём появятся микротрещины и при продолжении эксперимента с водой, оно всё же лопнет.
В пределах температур от + 35 и до + 42 градусов Цельсия медицинским термометром можно измерить температуру воды.
Ниже +35 градусов и выше + 42, уже не получится.
Не стоит экспериментировать с ртутью, её пары токсичны, опасны для человека.
Для измерения температуры воды «обычные» ртутные градусники не подходят.
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Elden [93.6K]
2 года назад
Моё детство прошло в постоянном контакте с ртутным градусником. Я на собственном опыте знаю что такое им измерить температуру воды. Когда было лет 12-14, я после уроков физики именно этим и занимался. Тогда я не понимал, что ртуть опасна, да вроде никто об этом в те времена и не задумывался.
Но для начала, как устроен ртутный градусник.
С наружной стороны ртутный градусник заключён в замкнутую стеклянную колбу, то есть со всех сторон будет стекло и внутрь доступа никакого нет.
Внутри находится еще одна колба в которую налита ртуть, она часто называется столбик термометра.
Чтобы внутренняя колба не болталась внутри наружной, она закреплена в месте, где находится расширительный сосуд для ртути.
Ртуть при нагреве увеличивается и выходит из расширительного сосуда в тоненький отросток, который проходит через весь градусник, под этим стеклянным отростком находится циферблат со шкалой.
В основном все те ртутные градусники, которые я видел, заканчиваются 42 градусами, но сам отросток уходит примерно на один градус дальше от шкалы, то есть ориентировочно градусник может показать температуру в 43 градуса.
Стеклянный корпус ртутного термометра только визуально хрупкий, на самом деле он переносит достаточно сильные механические удары.
Но главный вопрос в другом, если ртуть расширяется, то может ли лопнуть сосуд в котором она находится.
На личном опыте убедился в том, что да — сосуд который находится внутри градусника и содержащий ртуть может лопнуть, если вы засунете его в только что вскипевшую воду.
А вот во время измерения температуры воды в ванной для мытья, ртуть уходит по столбику термометра в самый конец, и там застревают. Назад ни на одном градуснике я не смог её вернуть, пришлось градусник утилизировать.
Вывод такой: обычным ртутным градусником можно измерять температуру воды до 42 градусов, максимум градусов свыше 42 градусов, если вас будет вода, вы просто испортите градусник.
Поэтому мой совет — избегайте данного действия так как он не будет выгоден в связи с большой вероятностью порчи ртутного градусника.
Источник: www.remotvet.ru
Не все так просто. Как правильно мерить температуру?
Не все так просто. Как правильно мерить температуру?
07.03.2023 653
Температура тела — важный диагностический параметр. При ее повышении сразу же становится понятно, что с организмом что-то не так. Однако такая простая на первый взгляд манипуляция, как измерение температуры, может дать ложные результаты, если неправильно ее провести. Что же надо учитывать, aif.ru рассказала врач-терапевт клинико-диагностического центра «Мединцентр» (филиал ГлавУпДК при МИД России) Ольга Саакян.
Разные виды термометров
Измерение температуры с помощью ртутного термометра — простой процесс. Сначала необходимо убедиться, что термометр находится в устойчивом и ровном положении. Затем следует поместить колбу термометра в область, температуру которой вы хотите измерить (подмышку, ректально и т. д.).
После того как термометр простоит в этом месте в течение нескольких минут, вы сможете определить температуру, посмотрев на уровень ртути в термометре: чем он выше, тем больше температура. Важно соблюдать осторожность при обращении с термометром, так как ртуть является токсичным веществом. А риск разбить такой градусник довольно велик.
Чтобы измерить температуру с помощью электронного термометра, сначала необходимо убедиться, что прибор находится в устойчивом и ровном положении. Затем следует поместить щуп термометра в область, температуру которой вы хотите измерить (опять же подмышку, ректально и другие). После того как термометр простоит в зоне измерения несколько секунд, пациент сможет прочитать температуру на цифровом дисплее. Нередко такие варианты приборов снабжены звуковым сигналом, который указывает на конец измерения.
Для измерения температуры с помощью градусника-соски нужно опять же, как и в случае с электронным термометром, убедиться, что градусник находится в устойчивом и ровном положении. Затем прибор можно поместить в рот ребенка. Для измерения достаточно нескольких секунд, по истечении которых вы сможете прочитать температуру на цифровом дисплее. Обязательно соблюдайте осторожность при обращении с термометром, так как это электронное устройство и обращаться с ним нужно аккуратно. Кроме того, градусник-соску не следует держать во рту ребенка более 10 минут, чтобы не обжечь язык малыша.
Когда могут быть ложные результаты?
Ложные результаты при измерении температуры могут возникать из-за ряда факторов, включая неправильное размещение градусника, некорректную калибровку и ошибочное использование термометра или неправильную интерпретацию результатов.
Кроме того, на точность показаний температуры могут влиять такие факторы окружающей среды, как температура воздуха, влажность и атмосферное давление.
Когда и как мерить?
Лучшим временем для измерения температуры тела является раннее утро, перед тем как встать с постели. Это связано с тем, что в это время температура тела самая низкая. Утреннее измерение поможет вам определить любые отклонения от нормы, например лихорадку.
Кроме того, важно измерять температуру в одно и то же время каждый день, чтобы получить наиболее точные показания. Если вы измеряете температуру для контроля выздоровления от какого-либо недуга, лучше всего измерять ее несколько раз в течение дня, поскольку температура тела может колебаться.
Как правило, не рекомендуется использовать два термометра одновременно для измерения температуры тела. Это связано с тем, что при одновременном использовании нескольких градусников показания могут быть неточными и непоследовательными. Кроме того, если два термометра не откалиброваны должным образом, показания могут быть некорректными.
Источник: www.medargo.ru