Как устроен ртутный градусник. Электронный термометр с выносным датчиком: принцип работы, конструктивные особенности, разновидности и цена

Постройки в саду

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

бытовые;
технические;
исследовательские;
метеорологические и другие.

Также термометры бывают:

механические;
жидкостные;
электронные;
термоэлектрические;
инфракрасные;
газовые.

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

Принцип работы

Жидкостный термометр

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Механический термометр

Механические термометры бывают биметаллическими или делатометрическими (стержневые, жезловые). Принцип действия таких приборов основан на способности металлических тел расширяться при нагреве. Они отличаются высокой надежностью и точностью. Себестоимость производства механических термометров относительно низка.

Данные приборы применяются в основном в специфическом оборудовании: сигнализациях, системах автоматического контроля температуры.

Газовый термометр

Принцип действия термометра основан на тех же свойствах, что и описанных выше приборов. За исключением того, что в данном случае применяется инертный газ. По сути, такой термометр представляет собой аналог манометра, который служит для измерения давления. Газовые приборы применяются для измерения высоко- и низкотемпературных сред (диапазон составляет -271 - +1000 градусов). Они обеспечивают относительно низкую точность, из-за чего от них отказываются при лабораторных измерениях.

Электронный термометр

Его еще называют термометр сопротивления. Принцип действия этого прибора основан на изменение свойств полупроводника, встроенного в конструкцию устройства, при повышении или понижении температуры. Зависимость у обоих показателей линейная. То есть, при повышении температуры растет сопротивление полупроводника, и наоборот. Уровень последнего напрямую зависит от типа металла, использованного при изготовлении прибора: платина «работает» при -200 - +750 градусов, медь при -50 - +180 градусов. Электрические термометры используются редко, так как при производстве очень сложно градуировать шкалу.

Инфракрасный термометр

Также известен как пирометр. Он представляет собой бесконтактный прибор. Пирометр работает с температурами от -100 до +1000 градусов. Его принцип действия основан на измерении абсолютного значения энергии, которую излучает конкретный объект. Максимальная дальность, на которой термометр способен оценивать показатели температуры, зависит от его оптической разрешения, типа прицельного устройства и других параметров. Пирометры отличаются повышенной безопасностью и точностью измерения.

Термоэлектрический термометр

Действие термоэлектрического термометра основано на эффекте Зеебека, посредством которого оценивается разница потенциалов при контакте двух полупроводников, в результате чего образуется электрический ток. Температурный диапазон измерений составляет -100 - +2000 грудусов.

В медицинских учреждениях, как и в быту, привыкли использовать именно ртутные термометры. Они просты и удобны при эксплуатации. Показания достаточно точны, при этом они имеют доступную для каждого цену.

Но их недостаток в том, что они легко бьются. И каждый человек должен знать как утилизировать и куда деть ртутный градусник в случае его битья.

Ртутный градусник — это стеклянная колба с тоненькой трубочкой внутри, которая расположена на шкале. С колбы выкачан воздух. В одной ее стороне находится резервуар с двумя граммами ртути. Диапазон измерений шкалы 34-42 градуса Цельсия. Каждый градус на шкале разделен на 10 делений. Соприкасаясь с телом человека, ртуть нагревается и начинает расширяться, поднимаясь по шкале, тем самым показывая температуру тела.

Погрешность у этого прибора составляет всего 0,1 градус.

Влияние ртути на человека

Ртутные шарики

Такой, казалось бы, простой прибор как термометр, несет в себе большую опасность для организма человека, если он случайно разобьется. А все потому, что ртуть выделяет чрезвычайно ядовитые пары. Она испаряется при температуре +18 °С и выше, как в воздухе, так и в воде. Когда ртуть ударяется об твердую поверхность, разбивается на мелкие круглые частички. Сразу же начинает распространяться: испарятся, проникать в мельчайшие щели, тем самым отравляя воздух вокруг.

При отравлении парами ртути, первые симптомы могут появиться уже через сутки. Это могут быть головные боли, слабость, раздражительность, бессонница, потеря аппетита, боль в горле, металлический привкус во рту. А также кровотечение десен, тошнота, рвота. Дальше появляются боли в животе, понос, нарушение дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

Если концентрация ртути в воздухе слишком высокая, закончиться все может летальным исходом.

Коварство этого металла в том, что он очень плохо выводится и может накапливаться в организме годами, распространятся с кровью по всем органам, отравляя их. Поэтому используя ртутные градусники, нужно быть осторожными.

Но если термометр все же разбился, очень важно знать, как себя вести и как утилизировать градусник и ртуть.

Как утилизировать ртутный градусник

В первую очередь нельзя паниковать, нужно быть предельно внимательным и организованным, дабы правильно утилизировать испорченный прибор и ртуть. Итак, куда девать градусник и ртуть.

Нужно внимательно осмотреть прибор. Убедиться, что ртуть действительно не проникла наружу. Далее необходимо взять стеклянный сосуд с плотно закрывающейся крышкой и поместить туда термометр. Существуют специальные организации, куда нужно сдать этот сосуд с градусником на утилизацию. Выбрасывать в мусор категорически нельзя. Таким образом, вы не только подвергаете опасности окружающую среду, но и нарушаете закон.

Если ртуть из разбитого градусника все же вытекла .

Как правильно себя вести в этом случае, вы узнаете ниже. Первое, что необходимо сделать — вывести всех из помещения (людей, животных). Они могут надышаться испарениями ртути, а также разнести ее по всему дому. Также необходимо проветрить помещение. Чтоб не создать сквозняк, нужно закрыть двери, а окна открыть. Иначе сквозняк может разнести шарики ртути повсюду. Проветривание поможет избавиться почти от всех испарений при условии, что проветриваться будет не меньше недели. Возьмите кусок ткани и смочите его раствором соды . Эту ткань нужно положить на пороге.

Перед тем, как убирать и выкидывать непосредственно ртуть, обязательно наденьте резиновые перчатки и повязку на лицо, лучше смоченную раствором соды.

Только после этого можно приниматься за дело. С ртутью нужно работать очень осторожно . Ее нужно собирать в банку с холодной водой, для сбора можно использовать шприц или спринцовку. На весь процесс может уйти несколько часов, так как ртутные шарики постоянно дробятся. Чтоб они не раскатились повсюду, можно вокруг «аварии» положить мокрую тряпку. Осколки градусника тоже поместите в банку. После, ее нужно плотно закрыть крышкой, поставить временно на балкон или в гараж. А затем сдать ртуть в специальную службу. Куда сдавать, можно посмотреть в интернете.

Просто выкинуть банку в мусор ни в коем случае нельзя.

Уборка помещения

После сбора металлических шариков, мельчайшие капельки все равно останутся. Для их окончательного устранения нужно обработать пол и стены хлорным раствором . Такую уборку придется делать четыре раза в сутки в течение месяца. Нужно чередовать уборку с хлором с уборкой обычной водой.

После всех процедур возникает вопрос, куда выбросить вещи которые соприкасались с ядовитым веществом.

Все вещи, которые были на вас во время уборки, все тряпки, приспособления, использованные для уборки ртути, нужно также отдать туда, где будут утилизировать разбитый градусник. На сегодняшний день,

Надевайте резиновые перчатки при уборке помещения и сборе ртути

службы, которые могут утилизировать ртуть, существуют не только в мегаполисах, (Москве, Санкт-Петербурге и др.), но и в небольших городах. Адреса учреждений, куда нужно сдать ртутный градусник, можно узнать в справочной службе вашего города. Например, в Спб это: 064.

Куда сдать градусник, если поблизости нет подобных организаций

Если в вашем населенном пункте все же нет таких предприятий, то вы можете обратиться в государственную аптеку. По закону они обязаны у вас принять ртуть и вещи, зараженные ней.

Что нельзя делать во время уборки

Нельзя использовать веник и тем более пылесос. Так вы только разнесете яд повсюду. С помощью пылесоса вы распылите ртуть в воздухе и самостоятельно с этим уже не справитесь.
Нельзя стирать тряпки в раковине или стиральной машине. Смывать ртуть в унитаз.
Нельзя просто выбросить градусник в мусор.

Меры безопасности при использовании ртутного термометра

В жизни случаются непредвиденные ситуации, разбитый градусник одна из таких. Чтоб избежать этого

Придерживайтесь мер безопасности при использовании градусника

неприятного и опасного для здоровья инцидента, нужно придерживаться мер безопасности. Все достаточно просто:

После измерения температуры, поместить термометр в специальный чехол.
Не оставлять его без присмотра.
Не разрешать детям или животным играть с ним.
При встряхивании крепко держать в руках.
Не оставлять возле нагревательных приборов.
Применять только по назначению.

Безопасные термометры

Лучшая альтернатива ртутному градуснику — цифровой электронный градусник . При их изготовлении не используется стекло. Следовательно, такой прибор не бьется при падении. А если и бьется, то разбивать его не опасно. Так как ртуть, он тоже не содержит. Измеряет температуру электронный градусник гораздо быстрее (30-60 секунд). В конце измерения термометр издает звуковой сигнал. Результаты появляются на небольшом экране.

Минус такого прибора в том, что для вычисления точной температуры, он должен очень плотно прилегать к коже. Под мышкой такого результата добиться сложно. И градусник показывает не точный результат. Лучше его использовать оральным или ректальным способом.

Также существуют другие градусники. Например, градусник-соска, его легко использовать если ваш малыш

Инфракрасный цифровой градусник

пользуется пустышкой. Принцип работы, как и у электронного цифрового прибора, но для измерения понадобится 3-5 минут. Или инфракрасные термометры лобный или ушной. Такой прибор нужно приложить ко лбу (вставить в ухо) и уже через 2-3 секунды вы сможете получить результат на дисплее.

Существует много видов термометров. У всех есть свои минусы и плюсы. Ваша задача взвесить все за и против и сделать правильный выбор.

Жидкостный термометр - это прибор для измерения температуры технологических процессов при помощи жидкости, которая реагирует на изменение температуры. Жидкостные термометры хорошо всем известны в быту: для измерения комнатной температуры или температуры человеческого тела.

Жидкостные термометры состоят из пяти принципиальных частей, это: шарик термометра, жидкость, капиллярная трубка, перепускная камера, и шкала.

Шарик термометра - это часть, где помещается жидкость. Жидкость реагирует на изменение температуры поднимаясь или опускаясь по капиллярной трубке. Капиллярная трубка представляет собой узкий цилиндр по которому перемещается жидкость. Часто капиллярная трубка снабжена перепускной камерой, которая представляет собой полость, куда поступает избыток жидкости. Если не будет перепускной камеры, то после того, как капиллярная трубка наполнится, создастся достаточное давление для того, чтобы разрушить трубку, если температура будет и дальше повышаться. Шкала - это часть жидкостного термометра, с помощью которой снимаются показания. Шкала откалибрована в градусах. Шкала может быть закреплена на капиллярной трубке, либо она может быть подвижной. Подвижная шкала дает возможность ее регулировать.

Принцип работы жидкостного термометра

Принцип работы жидкостных термометров основан на свойстве жидкостей сжиматься и расширяться. Когда жидкость нагревается, то обычно она расширяется; жидкость в шарике термометра расширяется и двигается вверх по капиллярной трубке, тем самым показывая повышение температуры. И, наоборот, когда жидкость охлаждается, она обычно сжимается; жидкость в капиллярной трубке жидкостного термометра понижается и тем самым показывает понижение температуры. В случае, когда имеется изменение измеряемой температуры вещества, то происходит перенос теплоты: сначала от вещества, чья температура измеряется, к шарику термометра, а затем от шарика к жидкости. Жидкость реагирует на изменение температуры двигаясь вверх или вниз по капиллярной трубке.

Тип используемой жидкости в жидкостном термометре зависит от диапазона измеряемых термометром температур.

Ртуть , -39-600 °C (-38-1100 °F);
Сплавы ртути , -60-120 °C (-76-250 °F);
Спирт , -80-100 °C (-112-212 °F).

Жидкостные термометры с частичным погружением

Конструкция многих жидкостных термометров предполагает, что они будут висеть на стене, и вся поверхность термометра входит в соприкосновение с веществом, температура которого измеряется. Однако, некоторые виды промышленных и лабораторных жидкостных термометров сконструированы и откалиброваны таким образом, что предполагают их погружение в жидкость.

Из термометров, используемых таким образом наиболее широко применяются термометры с частичным погружением. Для того, чтобы получить точные показания с помощью термометра с частичным погружением, погружают его шарик и капиллярную трубку только до этой линии.

Термометры с частичным погружением погружаются до отметки для того, чтобы компенсировать изменения температуры окружающего воздуха, которые могут на жидкость, находящуюся внутри капиллярной трубки. Если изменения температуры окружающего воздуха (изменения температуры воздуха вокруг термометра) вероятны, то они могут вызвать расширение или сжатие жидкости внутри капиллярной трубки. В результате на показания будет влиять не только температура вещества, которая измеряется, но и температура окружающего воздуха. Погружение капиллярной трубки до отмеченной линии снимает воздействие температуры окружающего воздуха на точность показаний.

В условиях промышленного производства часто необходимо измерять температуры веществ, проходящих по трубам или находящихся в емкостях. Измерение температуры в этих условиях создает две проблемы для прибористов: как измерить температуру вещества, если нет непосредственного доступа к этому веществу или жидкости, и как вынимать жидкостный термометр для осмотра, проверки или замены не останавливая технологического процесса. Обе эти проблемы устраняются, если применять измерительные каналы для ввода термометров.

Измерительный канал для ввода термометра представляет собой канал в виде трубы, который закрыт с одного конца и открыт с другого. Измерительный канал предназначен для того, чтобы в него помещать шарик жидкостного термометра и таким образом оградить его от веществ, которые могут вызывать коррозию, отравляющих веществ, или под высоким давлением. Когда применяются измерительные каналы для ввода термометров, то теплообмен происходит в форме непрямого контакта (через измерительный канал) вещества, чья температура измеряется, и шариком термометра. Измерительные каналы представляют собой уплотнение для повышенного давления и предотвращают выход наружу жидкости, температура, которой измеряется.

Измерительные каналы делаются стандартных размеров, так что они могут использоваться с различными типами термометров. Когда термометр устанавливается в измерительный канал, то его шарик вставляется в канал, а поверх термометра накручивается гайка, чтобы закрепить термометр.

Часто при ремонтных работах или во время экспериментов приходится измерять температуру среды, погрузив в нее измерительное устройство. Для таких замеров необходим жидкостный термометр.

Термометры технические, в основе которых лежит жидкостная система (нагрев рабочей жидкости), зачастую изготовлены из обычного стекла, поэтому являются крайне хрупкими.

Бытовой жидкостный термометр

Жидкостный термометр (например, популярный ТТЖ М или ТС-7-М1) применяется в быту, на улицах, внутри зданий, в больницах.

Термометр с изогнутым каналом для снятия показаний в кипятильниках и трубах

Что такое жидкостный термометр. Принцип работы

В основе термометрического измерения лежит принцип теплового расширения жидкостей.

Технический термометр состоит из 5 компонент:

шарик;
жидкость;
капилляр;
перепускная камера;
шкала.

Строение термометра

Шариком является та часть устройства, куда помещается жидкость (например, ртуть, керосин или спирт). Капилляр – это узкий цилиндрический канал. Из-за сильного повышения температуры (например, в жарких странах, где температура достигает 43-45 градусов), простые ртутные термометры могут лопаться. Жидкость расширяется настолько, что занимаемый ею объем превышает объем шарика и капилляра. Поэтому многие термометры снабжают перепускной камерой – специальным пространством, в которое перетекает избыток жидкости.

Термометры жидкостного типа классифицируют по видам используемых жидкостей: ртуть, спирт, керосин, ртутные сплавы, метилкарбитол и пр.

Ртутные выделяются металлическим столбиком, красные столбики бытовых термометров чаще всего являются компонентами спиртовых конструкций (в спирт добавляют краситель красного или синего цвета, чтобы удобнее было снимать показания). Добавление красителей изменяет температурные характеристики смеси.

Использование ртути позволяет эксплуатировать устройство в широком диапазоне: от -39 до +600 градусов по шкале Цельсия. У ртути высокая температура замерзания, поэтому использовать ее ниже -35 градусов уже неэффективно, так как металл переходит в полностью твердое состояние и перестает реагировать на понижение температур.

Температура испарения ртути достаточно низкая, и поэтому ее можно использовать даже при высоких температурах. При показаниях выше 600 градусов ртуть превращается в чистый металлический газ и перестает расширяться, так как стремится перейти в плазменное состояние.

Ртуть – жидкий металл, входящий в состав многих термометров

Используя некоторые сплавы ртути, можно расширить нижний порог измерений, тем самым кардинально снизить верхний порог. Термометры, основанные на сжатии и расширении таких сплавов, позволяют производить измерения при температуре от -60 до +120 градусов Цельсия.

Спиртовые жидкостные термометры позволяют производить измерения от -80 до температуры кипения воды +100 градусов.

Есть термометры, которые предназначены для снятия температурных показаний жидкостей, такие приборы рассчитаны на погружение. Это могут быть устройства с полным погружением или частичным. У последних снизу, где расположен капилляр, имеется метка, до которой следует погружать устройство, чтобы снятые показания были максимально точными.

Точка погружения

Эта отметка позволяет произвести компенсацию скачков температуры воздуха, которые непосредственно влияют и на жидкость.

Жидкостные термометры широко используют на предприятиях и заводах, чтобы снимать показания температуры жидких растворов и веществ, протекающих по технологическим трубам. Такие процедуры усложняют измерение температуры жидкости из-за недостаточного доступа. В трубках и резервуарах создают специальные измерительные каналы для ввода устройства и снятия показаний.

Правила использования и меры предосторожности

Термометры состоят в основном из стекла и жидкости. Они представляют опасность по двум причинам: битое стекло и токсичность активного вещества.

Ртуть – очень токсичное вещество

В химической промышленности чаще применяют ртутные или спиртовые термометры. Лабораторные эксперименты требуют высокой точности, а жидкостные устройства позволяют выполнить процедуры на высшем уровне. Для этого используется большой объем ртути. Работая с такими устройствами, под термометром следует держать специальный поднос, чтобы в случае разрушения как можно быстрее собрать ртуть.

Главное в случае разбитого термометра – быстро собрать ртуть

Падая с высоты человеческого роста, ртуть быстро раскалывается на много шариков и разлетается во все стороны. Шарики токсичного жидкого металла попадают в щели пола, во все отверстия и трещины.

Ртуть – очень текучий металл. Собрать ее полностью – непростая задача. Постепенно ртуть начнет испаряться, создавая опасный токсичный фон. Проветрить помещение от ртутных паров непросто, так как ртутный пар – это очень тяжелый газ.

Процедура удаления ртути из помещения называется демеркуризацией.

Все работы должны быть немедленно прекращены, ртуть должна быть сразу убрана. Уборка ртути означает следующие действия:

Всю видимую ртуть следует немедленно убрать. Есть два способа уборки – резиновой грушей и ватным тампоном. При уборке тампоном помните, что тампон следует смазать маслом.
Вся собранная ртуть должна быть передана специальной службе. Ртуть нельзя выливать в канализацию, она намного тяжелее воды.
Место, где ртуть была пролита, следует обработать 20-процентным раствором хлорида железа (III), после чего дождаться полного высыхания.
Спустя сутки поверхность следует протереть моющим средством и чистой водой.

Плюсы и минусы жидкостных термометров

Основные минусы приборов - небезопасность жидкостей в случае разгерметизации (особенно в случае с токсичной ртутью) и невозможность применения в экстремально низких или высоких температурах.

Цена деления большинства термометров составляет 1-2 градуса по шкале Цельсия. Это позволяет производить вычисления достаточно точно, однако диапазон температур у каждой модели свой.

Достоинствами жидкостных термометров является широкая сфера применения – как в бытовых и медицинских целях, так и воздушных, паровых, газовых и силовых установках.