Термометры расширения

Физическое свойство тел изменять свой объем в зависимости от температуры лежит в основе устройства термометров расшире­ния. Они могут быть жидкостными, дилатометрическими и биме­таллическими. Последние два типа иногда объединяют под общим названием механических термометров.

Жидкостные термометры. Принцип действия жидкостных термометров основан на тепловом расширении жидкости в стекле, коэффициент термического расширения которого меньше, чем у жидкости. В качестве термометрического вещества применяются различные жидкости (табл. 2).

Таблица 2 – Характеристика жидкостных термометров

Основным термометрическим веществом является ртуть. Тер­мометры с органическими жидкостями применяются главным об­разом для измерения низких температур. Точность этих термо­метров ниже, чем ртутных, ввиду смачиваемости стекла жидкостью и большей тепловой инерции.

Повышение верхнего предела измерения температур ртутью достигается благодаря искусственному повышению точки ее кипения. С этой целью пространство капилляра над ртутью заполняется инертным газом под давлением 24, 5·10⁵ Па для термометров с пределом измерения до 550 ° С и 68, 5·10⁵ Па – с пределом измерения до 700 ° С.

По конструкции жидкостные термометры выполняются в двух модификациях – палочные и со вложенной шкалой. Первый состоит из термобаллона, соединенного с толстостенным капилля­ром. Шкала у этого термометра нанесена непосредственно на на­ружную поверхность капилляра в виде насечки по стеклу. Термо­метр с вложенной шкалой состоит из термобаллона, заполненного жидкостью, тонкостенной капиллярной трубки, припаянной к тер­мобаллону, шкалы из молочного стекла с нанесенными на ней делениями и цифрами и наружной цилиндрической оболочки, в которой укрепляется капилляр и шкала.

По точности измерения жидкостные термометры делятся на три категории: рабочие, образцовые и эталоны. Рабочие приборы пред­назначены для повседневных измерений. Они, в свою очередь, могут быть лабораторными (приборы повышенной точности – 0, 5 и ниже, что соответствует допустимой погрешности прибора 0, 5 %) и техническими, класс точности которых 1, 0; 1, 5; 2, 0; 2, 5. Образцовые приборы служат для проверки и градуировки рабочих приборов и должны иметь допустимую погрешность в 4 – 5 раз меньше допустимой погрешности испытуемого прибора. Измери­тельные приборы, служащие для проверки приборов высшего раз­ряда, а также воспроизведения и хранения единиц измерения с наивысшей точностью, называются эталонами.

Для предохранения стеклянных термометров от поломки их помешают в металлические гильзы, заполненные маслом.

Достоинством ртутных термометров является большой диапазон измерений, несмачиваемость стекла ртутью, постоянство темпера­турного коэффициента в значительной части шкалы термометра. К их недостаткам следует отнести сравнительно малый коэффи­циент расширения (~ 0, 0018 1/º С), хрупкость, невозможность дис­танционной передачи показаний, значительность тепловой инерции и трудность отсчета показаний.