Основные единицы измерения температуры. Приборы для измерения температуры почвы и воздуха
Для измерения температуры среды применяют различные виды термометров: жидкостные, деформационные, термоэлектрические.
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объема жидкости с изменением температуры, В качестве жидкости в таких термометрах используется ртуть или спирт. Ртутные термометры более чувствительны, но ртуть замерзает при -38,9°. Поэтому для измерения низких температур пользуются спиртовыми термометрами.
Термоэлектрические термометры основаны на изменении электродвижущей силы термопар, возникающей вследствие разности температур спаев. Термопары могут быть из меди и константана.
Термометры сопротивления основаны на принципе изменения сопротивления проводников и полупроводников с изменением температуры. Особенно точны полупроводниковые термометры сопротивления – термистры.
Деформационные термометры основаны на принципе изменения линейных размеров твердых тел с изменением температуры. Приемником таких термометров является биметаллическая пластинка или пружина из меди и железа.
Сравнимость показаний термометров осуществляется по их градуировочным шкалам. Единицы измерения температуры зависят от выбранной температурной шкалы. Существуют шкалы Фаренгейта, Реомюра, Цельсия, Кельвина.
Шкала Фаренгейта (1724 г.) – температурная шкала, 1 градус которой равен 1/180 температуры кипения воды и таяния льда. При нормальном атмосферном давлении таяние льда 32°F. Она связана с температурой по шкале Цельсия t°C = 5/9 (t°F - 32°).
Шкала Реомюра (1730 г.) – температурная шкала, 1 градус которой равен 1/80 температуры кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении. R°C=5/4°C.
Наиболее широкое распространение получили шкалы Цельсия и Кельвина.
Градус шкалы Цельсия (1742 г.) (°С) составляет 1/100 интервала между точками таяния льда (0°С) и кипения воды (100°С).
Градус шкалы Кельвина (1848) (°К) определяется как 1/273,16 член термодинамической шкалы между абсолютным нулем (-273,16°С) и тройной точкой. Связи между температурой по шкале Кельвина (Т) и по шкале Цельсия t°K = t°C + 273,16.
|
|
|
Сопоставление температурных шкал Фаренгейта, Цельсия (стоградусной) и Кельвина приведено на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Сопоставление температурных шкал Фаренгейта, Цельсия (стоградусной) и Кельвина
Для измерения температуры среды в срок наблюдений применяется срочный термометр (рис. 2.2 а). Пределы измерения температуры от -31°С до +50°С или от -35°С до +41°С.
|
|
Рисунок 2.2 Термометры:а) срочный; б) максимальный; в) минимальный:
1 – резервуар; 2 – капилляр; 3 – шкала; 4 – защищенная оправа (оболочка); 5 – седло; 6 – пробки; 7 – стеклянный штифт, впаянный в резервуар 1; 8 – капилляр, суженный за счет штифта 2; 9 – штифтик; 10 – мениск спирта.
|
|
|
Представляет собой стеклянный сосуд 1 (резервуар), наполненный ртутью или спиртом. К резервуару припаяна тонкая стеклянная трубочка 2 (капилляр). Верхний конец капилляра запаян, а нижний соединен с резервуаром. Сзади капилляра расположена шкала 3 в виде пластинки молочного стекла с нанесенными на ней градусными делениями – цена деления 0,5°С. Термометр защищен стеклянной оболочкой 4. Шкала термометра своим нижним концом упирается в выступ 5 (седло), верхняя часть шкалы закрепляется при помощи пробок 6.
Для определения максимальной температуры среды за промежуток времени между сроками наблюдений служит термометр ртутный максимальный. Пределы измерения температур от -35°С до +50°С или от -20°С до +70°С. Отличается от срочного тем, что в дно его резервуара 2 впаян штифт 7 (рис. 2.2 б), верхний конец которого входит в капилляр 8. оставляя в нем узкое кольцеобразное отверстие. При повышении температуры расширяющаяся ртуть преодолевает суженное место и поднимается вверх. При понижении температуры объем ртути в резервуаре уменьшается, и в этот момент происходит разрыв столбика ртути в суженном месте капилляра. После разрыва столбик ртути остается на месте и показывает максимальную температуру.
После снятия отсчета термометр готовят к следующим измерению: встряхивают его, держа резервуар книзу до тех пор, пока столбик ртути соединится с резервуаром.
|
|
|
При измерении минимальной температуры за промежуток времени между сроками наблюдений применяется термометр спиртовой минимальный.
Термометр спиртовой имеет шкалу из молочного стекла с делениями через 0,5°С. Измеряет температуры в диапазоне от -75°С до +41°С. Сохранение минимальных значений обеспечивается находящимся в капилляре (рис. 2.2 в) внутри спирта небольшого штифта 9 из темного стекла, имеющего на своих концах круглые утолщения. Утолщения штифта меньше внутреннего диаметра капилляра, поэтому при повышении температуры спирт обтекает штифт 9, не смещая его. Штифтик подобран таким образом, что силы трения его о стенки капилляра больше сил расширения спирта и меньше сил поверхностного натяжения пленки. Поэтому при повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает штифт, а при понижении температуры, как только поверхностная пленка дойдет до штифтика, последний перемещается вместе со спиртом в сторону резервуара При понижении температуры штифт после соприкосновения с мениском 10 перемещается вместе со спиртом к резервуару. Таким образом, положение конца штифта ближайшего к мениску спирта, указывает минимальную температуру.
После снятия отсчета термометр готовят к следующему измерению. Для этого поднимают его резервуаром кверху и держат до тех пор, пока штифт не опустится до мениска спирта.
|
|
|
Установка термометров производится в южной части метеорологической площадки. Участок поверхности земли размером 4x6 метров перекапывается, рыхлится и выравнивается. Термометры укладываются на поверхность земли в центр участка так, чтобы резервуар и оболочка термометра погружались наполовину в почву. Первым с северной стороны кладут срочный, затем минимальный и максимальный на расстоянии 5-6 см друг от друга, ориентируя резервуары на восток.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1796; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!