Значения коэффициента теплового расширения термометрических жидкостей в зависимости от температурного диапазона применения

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное

Варианты числовых отметок шкал термометров

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

РАЗРАБОТЧИКИ

А.С. Прокудина, В.Ф. Климова, Е.В. Корнеева, Ю.Б. Обручников

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 30.03.90 № 691

Срок проверки-1993 г.

В стандарт введены международные стандарты ИСО 386-77, ИСО 1770-81, ИСО 1771-81

ВЗАМЕН ГОСТ 4.320-85 в части жидкостных термометров и ГОСТ 27544-87

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ, прибор для измерения температуры, принцип действия к-рого основан на изменении электрич. сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с темп-рой (на увеличении сопротивления R с повышением темп-ры Т у металлов и обратная зависимость R от Г у полупроводн иков ).

Общий вид платинового термометра сопротивления (а) и его чувствительный элемент (б): 1 -стальной чехол; 2 - чувствительный элемент; 3-штуцер для установки термометра; 4 - головка для присоединения термометра к электроизмерительному прибору; 5 -слюдяной каркас; 6 -бифнлярная обмотка из платиновой проволоки; 7 - серебряная лента; 8 - слюдяная накладка; 9 - серебряные выводы.

Широкое распространение получили Т. с. из чистых металлов, особенно платины (температурный коэфф. сопротивления

и меди(а = 0,0044 грае) -¹), к-рые конструктивно представляют собой металлич. проволоку или ленту, намотанную на жёсткий каркас (из кварца, фарфора, слюды), заключённый в защитную оболочку (из металла, кварца, фарфора, стекла) с головкой, через которую проходят 2, З или 4 (наиболее точные Т. с.) вывода, соединяющие Т. с. с измерительным прибором (рис.). Платиновые Т. с. применяют для измерения темп-р в пределах от -263 до 1064 "С,медные - от -50 до 180 °С. Материал и конструкция Т. с. должны обеспечивать его чувствительность и стабильность, достаточные для требуемой точности измерений в заданном диапазоне темп-р при определённых условиях применения (вибрации, агрессивные среды и др.). Точность измерений темп-ры зависит также от точности прибора, к-рым измеряют сопротивление. Т. с. технич. применения работают в комплекте с мостами измерительными, потенциометрами, логометрами (показывающими и самопишущими), шкалы к-рых градуированы непосредственно в °С в соответствии с таблицами зависимости R от Т для данного типа Т. с. При помощи высокоточных платиновых Т. с. воспроизводится Международная практическая температурная шкала, проводятся точные измерения темп-ры и градуировка др. термометров в диапазоне 14-900 К.

В качестве лабораторных иногда применяют индиевые Т. с. (4-300 К) и бронзовые Т. с. (1-4 К).

Т. с. из полупроводников (композиционный углерод, легированный германий и др.) широко применяются для измерения низких темп-р (0,1-100 К) благодаря их высокой чувствительности. Т. с. этого вида представляют собой полупроводниковые пластинки (плёнки) различных габаритов и формы с приваренными металлич. выводами, помещаемые часто в защитную оболочку. В диапазоне темп-р 4,2-13,8 К применяют как особо точные германиевые Т. с. При темп-pax выше 100 К применение полупроводниковых Т. с. ограничено (сказываются их нестабильность и разброс индивидуальных характеристик, см. Терморезистор). Лит. см. при ст. Термометрия. Д. И. Шаревская.

ТЕРМОМЕТРИЯ(от термо... и ...метрия), раздел прикладной физики, посвящённый разработке методов и средств измерения температуры. Т. является также разделом метрологии, в её задачи входит обеспечение единства и точности температурных измерений: установление температурных шкал, создание эталонов, разработка методик градуировки и поверки приборов для измерения темп-ры. Темп-pa не может быть измерена непосредственно. Об её изменении судят по изменению других физ. свойств тел (объёма, давления, электрич. сопротивления, эдс, интенсивности излучения и др.), связанных с темп-рой определёнными закономерностями. Поэтому методы измерения темп-ры являются по существу методами измерения указанных выше термометрич. свойств, к-рые должны однозначно зависеть от темп-ры и измеряться достаточно просто и точно. При разработке конкретного метода или прибора необходимо выбрать термометрич. вещество, у к-рого соответствующее свойство хорошо воспроизводится и достаточно сильно изменяется с темп-рой.

Для измерения темп-ры (при любом методе) необходимо определить температурную шкалу.

.Методы измерения темп-ры разнообразны; они зависят от принципов действия используемых приборов, диапазонов измеряемых темп-р, условий измерений и требуемой точности. Их можно разделить на две осн. группы: контактные методы - собственно термометрия, и бесконтактные методы - Т. излучения, или пирометрия.

Общим и существенным для всех контактных методов измерения темп-ры является то, что всякий прибор, измеряющий темп-ру среды, должен находиться с ней в тепловом равновесии (см. Температура), т. е. иметь одинаковую со средой темп-ру.

Осн. узлами всех приборов для измерения темп-ры являются: чувствительный элемент, где реализуется термометрич. свойство, и связанный с ним измерительный прибор, к-рый измеряет численные значения этого свойства.

В газовой Т. термометрич. свойством является температурная зависимость давления газа (при постоянном объёме) или объёма газа (при постоянном давлении), соответственно различают - газовый термометр постоянного объёма и газовый термометр постоянного давления. Термометрич. вещество в этих термометрах - газ, приближающийся по своим свойствам к идеальному. Уравнение состояния идеального газа pV = RT устанавливает связь абс. темп-ры Т с давлением р (при постоянном объёме V) или Т с объёмом V (при постоянном давлении ). Газовым термометром измеряют термодинамич. темп-ру. Точность прибора зависит от степени приближения используемого газа (азот, гелий) к идеальному. В конденсационных термометрах термометрич. свойством является температурная зависимость давления насыщенных паров жидкости. Чувствительный элемент - резервуар с жидкостью и находящимися с ней в равновесии насыщенными парами - соединён капилляром с манометром. Термометрич. вещества - обычно низкокипящие газы: кислород, аргон, неон, водород, гелий. Для вычисления темп-ры по измеренному давлению пользуются эмпирич. соотношениями. Диапазон применения конденсационного термометра ограничен. Высокоточные термометры (до 0,001 град) служат для реализации реперных точек (см. Международная практическая температурная шкала).

В термометрах жидкостных термометрич. свойством является тепловое расширение жидкостей, термометрич. веществом - гл. обр. ртуть. При определении темп-ры не производят измерений объёма жидкости; для этого при изготовлении калибруют капилляр термометра в "С, т. е. по его длине наносят отметки с интервалами, соответствующими изменению объёма при заданном изменении темп-ры. Точность термометра зависит от точности калибровки.

В термометрах манометрических, к-рые являются приборами технич. применения, используются те же термометрич. свойства, что и в жидкостных или газовых термометрах.

В термометрах сопротивления термометрич. свойством является температурная зависимость электрич. сопротивления чистых металлов, сплавов, полупроводников; термометрич. вещества выбираются в зависимости от области температурных измерений и требуемой точности. Для определения темп-ры по измеренному электрич. сопротивлению пользуются эмпирич. формулами или таблицами. Термометры для точных измерений (платина, легированный германий) градуируются индивидуально.

В термометрах термоэлектрических с термопарой в качестве чувствительного элемента термометрич. свойством является термо-эдс термопары; термометрич. вещества разнообразны и выбираются в зависимости от области применения и требуемой точности. Для определения темп-ры по измеренной эдс также пользуются эмпирич. формулами или таблицами. В связи со спецификой термоэлектрич. термометра (дифференциального прибора) его точность зависит от точности поддержания и измерения темп-ры одного из спаев термопары ("реперного" спая).

Измерительные приборы, к-рыми определяют численные значения термометрич. свойств (манометры, потенциометры, логометры, мосты измерительные, милливольтметры и т. д.), наз. вторичными приборами. Точность измерения темп-ры зависит от точности вторичных приборов. Термометры технич. применения обычно индивидуально не градуируются и комплектуются соответствующими вторичными приборами, шкала к-рых нанесена непосредственно в °С.

В диапазоне криогенных (ниже 90 К) и сверхнизких (ниже 1 К) темп-р, кроме обычных методов измерения темп-р, применяются специфические (см. Низкие температуры). Это - магнитная термометрия (диапазон 0,006-30 К; точность до 0,001 град); методы, основанные на температурной зависимости Мёссбауэра эффекта и анизотропии -у-излучения (ниже 1 К), термошумовой термометр с преобразователем на Джозефсона эффекте (ниже 1 К). Особой сложностью Т. в диапазоне сверхнизких темп-р является осуществление теплового контакта между термометром и средой.

Для обеспечения единства и точности температурных измерений служит Гос. эталон единицы температуры - келъвин, что позволяет в диапазоне 1,5-2800 К воспроизводить Международную практическую температурную шкалу (МПТШ) с наивысшей достижимой в настоящее время точностью. Путём сравнения с эталоном значения темп-р передаются образцовым приборам, по к-рым градуируются и проверяются рабочие приборы для измерения темп-ры. Образцовыми приборами являются германиевые (1,5-13,8 К) и платиновые [13,8-903,9 К (630,7 °С)] термометры сопротивления, платинородий (90% Pt, 10% Rd) - платиновая термопара (630,7-1064,4 °С) и оптич. пирометр (выше 1064,4 °С).

ТЕРМОМЕТР ЖИДКОСТНОЙ(режежидкостный термометр), прибор для измерения температуры, принцип действия к-poro основан на тепловом расширении жидкости. Т. ж. относится к термометрам непосредственного отсчёта. Широко применяется в технике и лабораторной практике для измерения темп-р в диапазоне от -200 до 750 °С. Т. ж. представляет собой прозрачный стеклянный (редко кварцевый) резервуар с припаянным к нему капилляром (из того же материала). Шкала в °С наносится непосредственно на толстостенный капилляр (т. н. палочный Т. ж.) или на пластинку, жёстко соединённую с ним (Т. ж. с наружной шкалой, рис., а). Т. ж. с вложенной шкалой (рис.,6) имеет внешний стеклянный (кварцевый) чехол. Термометрич. жидкость заполняет весь резервуар и часть капилляра. В зависимости от диапазона измерений Т. ж. заполняют пентаном (от -200 до 20 °С), этиловым спиртом (от -80 до 70 °С), керосином (от -20 до 300 °С), ртутью (от -35 до 750 °С) и др.

Наиболее распространены ртутные Т. ж., т. к. ртуть остаётся жидкой в диапазоне темп-р от -38 до 356 °С при нормальном давлении и до 750 °С при небольшом повышении давления (для чего капилляр заполняют азотом). Кроме того, ртуть легко поддаётся очистке, не смачивает стекло, и её пары в капилляре создают малое давление. Т. ж. изготавливают из определённых сортов стекла и подвергают спец. термин, обработке ("старению"), устраняющей смещение нулевой точки шкалы, связанное с многократным повторением нагрева и охлаждения термометра (поправку на смещение нуля шкалы необходимо вводить при точных измерениях). Т. ж. имеют шкалы с различной ценой деления от 10 до 0,01 °С. Точность Т. ж. определяется ценой делений его шкалы. Для обеспечения требуемой точности и удобства пользуются Т. ж. с укороченной шкалой; наиболее точные из них имеют на шкале точку 0 °С независимо от нанесённого на ней температурного интервала. Точность измерений зависит от глубины погружения Т. ж. в измеряемую среду. Погружать Т. ж. следует до отсчитываемого деления шкалы или до специально нанесённой на шкале черты (хвостовые Т. ж.). Если это невозможно, вводят поправку на выступающий столбик, к-рая зависит от измеряемой темп-ры, темп-ры выступающего столбика и его высоты. Осн. недостатки Т. ж. - значительная тепловая инерция и не всегда удобные для работы габариты. К Т. ж. спец. конструкций относят термометры метеорологические, метастатические термометры, медицинские и др. Медицинские ртутные Т. ж. имеют укороченную шкалу (34-42 °С) и цену деления шкалы 0,1 °С. Действуют они по принципу макс, термометра - ртутный столбик в капилляре остаётся на уровне макс, подъёма при нагревании и не опускается до встряхивания термометра.

Жидкостные термометры: а -комнатный термометр с наружной шкалой; б - лабораторный термометр с вложенной шкалой, имеющий на шкале точку 0°С.

Энциклопедия «Кругосвет»

Равные потоки солнечной энергии

Орбита вращения Земли

Схема циркуляции атмосферы

Основные пояса ветров

Воздушные массы

Типы атмосферных фронтов

Области формирования ураганов

Тропический циклон (вид из космоса)

Развитие тропического циклона

Развитие грозового облака

Синоптическая карта

Снятие метеорологических показателей

Радиозонд

МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ. Метеорология — наука об атмосфере Земли. Климатология — раздел метеорологии, изучающий динамику изменения средних характеристик атмосферы за какой-либо период — сезон, несколько лет, несколько десятков лет или за более длительный срок. Другими разделами метеорологии являются динамическая метеорология (изучение физических механизмов атмосферных процессов), физическая метеорология (разработка радиолокационных и космических методов исследования атмосферных явлений) и синоптическая метеорология (наука о закономерностях изменения погоды). Эти разделы взаимно перекрываются и дополняют друг друга.См. также АТМОСФЕРА; КЛИМАТ.

Значительная часть метеорологов занимается прогнозом погоды. Они работают в правительственных и военных организациях и частных компаниях, обеспечивающих прогнозами авиацию, сельское хозяйство, строительство и флот, а также передают их по радио и телевидению. Другие специалисты проводят наблюдения за уровнем загрязнения, оказывают консультации, преподают или занимаются научно-исследовательской работой. При метеорологических наблюдениях, прогнозе погоды и научных изысканиях все бóльшее значение приобретает электронное оборудование.