Термометры расширения. Стеклянные жидкостные термометр.

Стеклянные жидкостные термометр.

Принцип действия стеклянных жид­костных термометров основан на рас­ширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависи­мости от температуры. Стеклянные термометры по своей конструкции бы­вают палочные и с вложенной шкалой. Стеклянный термометр с вложенной шкалой состоит из стеклянного резер­вуара 1 и припаянного к нему стеклян­ного капилляра 2 рисунок 1.86 (а).

Рисунок 1.86 - Стеклянный жидкостный термометр

Вдоль капилляра расположена шкала 3, ко­торая, как правило, наносится на плас­тине молочного стекла. Резервуар, капилляр и шкала помещаются в стек­лянную оболочку 4, которая припаива­ется к резервуару. Палочные стеклян­ные термометры изготавливаются из толстостенных капилляров 1, к кото­рым припаивается резервуар 2. Шкала термометра 3 наносится на наружной поверхности капилляра рисунок 1.86(б).

Температура измеряемой среды, в которую помещены резервуар и часть капилляра, определяется по изменению объема термометрической жидкости, отсчитываемому по положению уровня жидкости в капилляре, которое отгра­дуировано в градусах Цельсия. В свя­зи с тем что одновременно с расшире­нием термометрической жидкости про­исходит также расширение резервуа­ра и капилляра, фактически мы судим о температуре не по изменению объема жидкости, а по видимому изменению объема термометрической жидкости в стекле. Поэтому видимое расширение жидкости несколько меньше действи­тельного.

Среди жидкостных термометров наи­большее распространение получили ртутные стеклянные термометры. Хи­мически чистая ртуть как термометри­ческое вещество имеет ряд достоинств: она остается жидкостью в широком интервале температур, не смачивает стекло, легко может быть получена в чистом виде. Однако ртуть имеет от­носительно малый температурный ко­эффициент объемного расширения, что требует изготовления термометров с тонкими капиллярами. Нижний пре­дел измерения ртутных термометров минус 35°С определяется температурой за­твердевания ртути. Верхний предел измерения плюс 600°С определяется проч­ностными характеристиками стекла. В связи с тем что температура кипения ртути при атмосферном давлении зна­чительно меньше верхнего предела применения ртутных термометров, в термометрах, предназначенных для из­мерения высоких температур, капил­ляр над ртутью заполняется инертным газом, например азотом. При этом для исключения образования паров ртути в капилляре давление газа должно быть тем больше, чем выше верхний предел измерения. Для термометров с верхним пределом измерения 600 °С давление газа над ртутью превышает 3МПа (30 кгс/см²).Стеклянные термометры с органи­ческими термометрическими жид­костями применяются в интервале тем­ператур от минус 200 до плюс 200°С. Однако эти жидкости смачивают стекло и по­этому требуют применения капилляров с относительно большим диаметром канала.

К достоинствам стеклянных жид­костных термометров относятся высо­кая точность измерения, простота и дешевизна. Недостатками стеклянных термометров являются относительно плохая видимость шкалы, практичес­кая невозможность передачи показа­ний на расстояние и, следовательно, невозможность автоматической реги­страции показаний, а также невозмож­ность ремонта термометров.

В настоящее время выпускаются следующие разновидности стеклянных термометров.

1. Технические ртутные термометры с вложенной шкалой прямые рисунок 1.87 (а) и угловые рисунок 1.87 (б), выпус­каются 11 модификаций со шкалами –90 ÷ +30; -60 ÷ +50; -30 ÷ +50; 0—100; 0—160; 0—200; 0—300; 0—350; 0—450; 0—500 и 0—600°С. Цена деления шкалы составляет от 0, 5 °С (шка­ла минус 30 ÷ плюс 50°С) до 5 и 10°С (шкала 0—600°С).

Рисунок 1.87 - Технические стеклянные термометры а – прямой; б - угловой

2. Лабораторные ртутные термомет­ры палочные рисунок 1.85 (б) и с вложен­ной шкалой рис. 1.85 (а) предназна­чены для измерения температур от минус 30 до плюс 600°С. Эти термометры по­гружаются в измеряемую среду до от­считываемой температурной отметки. Термометры подразделяются на четы­ре группы. Термометры с ценой деле­ния 0, 1 °С имеют диапазон измерения 55 °С (например, 0—55°С или 200— 255°С) с верхним пределом измерения не более 305 °С. Для больших диапа­зонов измерения 0—500°С, 0—600°С цена деления шкалы2°С.

3. Жидкостные (не ртутные) термо­метры (ГОСТ 9177-74) выпускаются палочные, с вложенной шкалой и с наружной шкальной пластиной на пре­делы измерения от минус 200 до плюс 200°С с ценой деления от 0, 2 до 5.

4. Термометры ртутные повышенной точности и образцовые (ГОСТ 13646-68) выпускаются с узкими диапазона­ми измерения (от 4 до 50°С) и с це­ной деления от 0, 01 до 0, 1 °С.

5. Термометры ртутные электрокон­тактные (ГОСТ 9871-75) выпускаются для поддержания постоянной темпера­туры или сигнализации заданной температуры в интервале от минус 30 до плюс 300°С. Термометры выпускаются с постоянным рабочим и с подвижным рабочим контактами, которые могут быть установлены на любом значении температуры в пределах шкалы.

6. Специальные термометры; меди­цинские (максимальные), метеорологические (максимальные, минималь­ные, психрометрические, почвенные и др.) и другого назначения.

Стеклянные термометры являются одним из наиболее точных средств измерения температуры.