Temperatura pod kontrolą – czyli rodzaje termometrów

Termometry możemy podzielić ze względu na metodę pomiaru i przeznaczenie.

Według przeznaczenia wyróżniamy:

- termometr lekarski, mierzący ciepłotę ciała ludzkiego, w zakresie od 32 do 42ᵒ C,
- termometr meteorologiczny, rejestrujący temperatury w stacjach pomiarowych w okresie między kolejnymi obserwacjami (tzw maksymalno-minimalny),
- termometr zaokienny – mierzy temperaturę powietrza na zewnątrz, od -50 do +50ᵒ C,
- termometr pokojowy, chłodniowy, lodówkowy – do pomiarów wewnątrz rożnych pomieszczeń,
- termometr laboratoryjny o różnych zakresach, do pomiaru temperatury różnych substancji, umieszczany zwykle wewnątrz szklanej aparatury.

Według zasad działania

Do wskazanych celów wykorzystujemy rożne zasady działania termometrów. Mogą to więc być:

- Termometry cieczowe, wykorzystujące zjawisko rozszerzalności cieplnej cieczy, najpopularniejsze wśród nich są rtęciowe albo alkoholowe.
- Termometry bimetalowe, które wykorzystują różnice w rozszerzalności cieplnej dwóch metali.
- Termometry gazowe, stosowane najczęściej w badaniach naukowych.
- Termometry parowe stosowane np. w termostatach samochodowych, wykorzystujące zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury.
- Termometry radiacyjne, mierzące temperaturę dzięki promieniowaniu emitowanemu przez ciało np. kamera termowizyjna czy pirometr.
- Termometry elektryczne, które wykorzystują wpływ temperatury na właściwości elektryczne materiałów używanych do budowy czujników. Jest bardzo wiele ich specjalistycznych odmian.
- Termometry magnetyczne - służą do pomiaru temperatur mniejszych niż 1 K (bliskich zeru bezwzględnemu).

Prekursorzy i skale

Pierwszy termometr różnił się od tych, znanych współcześnie, a wynalazł go w 210 r. p.n.e. grecki pisarz i mechanik Filon z Bizancjum. Był bardzo zdolnym wynalazcą. Poza tzw. termoskopem stworzył także pierwszą katapultę, koło wodne, automat dozujący, iniektor parowy, kuszę i wiele innych. Urządzenie do pomiaru temperatury według opisu Filona z Bizancjum zbudował w 1582 r. Galileusz. Pierwszy precyzyjny termometr powstał w XVIII wieku, stworzony został przez Gabriela Fahrenheita (1686-1736) znanego fizyka i inżyniera. Urodził się on w Gdańsku, pochodził z rodziny niemieckiej, a większość życia spędził w Niderlandach. Jako pierwszy zastosował w termometrze rtęć, w 1725 r. opracował skalę stosowaną do dziś w niektórych krajach anglosaskich.

W 1742 r. szwedzki uczony Anders Celsius, zbudował swój termometr rtęciowy i zaproponował przyjęcie skali, określonej przez temperaturę wrzenia i zamarzania wody. Początkowo była to skala odwrotna niż stosowana obecnie (0ᵒ oznaczało wrzenie, a 100ᵒ – zamarzanie wody), ale jeszcze w XVIII wieku oznaczenia skali odwrócono. Od 1774 roku do dzisiaj posługujemy się skalą w stopniach Celsjusza, stanowiących 1/100 różnicy między temperaturą topnienia lodu i wrzenia wody (przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym).

Obecnie obowiązującą w układzie SI jednostką temperatury, jest kelwin (K). Skala Kelvina, zwana też skalą bezwzględną albo absolutną – jako zero przyjmuje najniższą możliwą teoretycznie temperaturę, w której ustają wszelkie drgania cząsteczek. Obliczono ją na podstawie funkcji opracowanej przez Williama Thomsona, lorda Kelvina (Brytyjczyka). Na jego cześć nazwano skalę i jednostkę temperatury. W przeciwieństwie do skali Celsjusza, w skali Kelvina nie używamy pojęcia „stopień”, a jedynie kelwin (oznaczany K). Przykładowo 100 stopni C – to 373,15 kelwinów, a 0 kelwinów (tzw. zero bezwzględne) to minus 273,15 stopni C.

Temperatura pod kontrolą

Ponieważ skala Kelvina oparta została na skali Celsiusa, to różnica temperatur w obu skalach jest zawsze ta sama. Proste dodanie stałej wartości 273,15 do ilości stopni Celsjusza da nam wynik w kelwinach. Dzięki wysiłkom uczonych sprzed wieków mamy dziś komfort łatwego mierzenia zmian temperatury. Dodatkowo potrafimy łączyć w jednym urządzeniu mierzącym temperaturę także inne funkcje, np. prognozowanie pogody, pomiar ciśnienia atmosferycznego czy wilgotności. Mamy też nowoczesne układy pozwalające odczytywać temperaturę zdalnie, rejestrować odczyty, informować o nich głosowo, włączać alarmy itd. Na co dzień sprawdzamy temperaturę przechowywania produktów np. w lodówce czy zamrażalniku. Z łatwością kontrolujemy także zalecane temperatury w pomieszczeniach dzięki temu, że korzystamy z regulatorów, czujników i wyłączników.

Data publikacji: 11.12.2014