Pomiar bez kontaktu – pirometry

Pirometr jest przyrządem pomiarowym służącym do bezkontaktowego pomiaru temperatury powierzchni.

Każdy przedmiot o temperaturze dodatniej emituje promieniowanie podczerwone, niewidoczne dla oczu. Natężenie tego promieniowania jest tym większe, im wyższa jest temperatura przedmiotu.

Pirometr mierzy natężenie promieniowania podczerwonego dochodzącego od przedmiotu do jego obiektywu.

W doborze pirometru – oprócz zakresu pomiarowego i dokładności pomiaru – należy wziąć pod uwagę następujące parametry:

– rozdzielczość optyczna – wyrażana jest stosunkiem odległości D do średnicy pola pomiaru S. Np. dla rozdzielczości 10:1 przy średnicy mierzonego przedmiotu 1cm odległość nie może przekroczyć 10 cm. W przeciwnym przypadku pirometr będzie zbierał promieniowanie podczerwone nie tylko z przedmiotu, ale także z otoczenia (tła).

– współczynnik emisyjności (zdolność do wysyłania promieniowania podczerwonego) – standardowe pirometry dostarczane są z współczynnikiem emisyjności ustawionym na 0,95 (ciało prawie czarne). Do pomiaru temperatury jasnych powierzchni należy stosować pirometry ze zmiennym współczynnikiem emisyjności, lub „przyczerniać” powierzchnię mierzonego przedmiotu

Pirometry - kliknij aby kupić

Category: Temperatura | Tags: , ,

Jak metal z metalem – termometry bimetaliczne

Tarczowe termometry bimetaliczne mierzą za pomocą dwóch kawałków metalu (bimetalu).

Element pomiarowy wykonany jest z pasków dwóch różnych metali lub stopów złączonych ze sobą na całej długości w ten sposób, że wzajemne przesunięcia wzdłużne obu pasków są niemożliwe. Oba paski mają różne współczynniki rozszerzalności. Zmiana temperatury powoduje powstawanie różnicy długości pasków, w wyniku czego połączone paski zaczynają się odginać. Wielkość wygięcia płytki bimetalicznej jest funkcją temperatury.

W termometrach bimetalicznych montowany jest najczęściej bimetal zwinięty spiralnie lub śrubowo. Jeden koniec połączony jest ze wskazówką na podzielni. Zmiany temperatury i zmiany odkształceń spirali powodują ruch wskazówki na podzielni.

Termometr bimetaliczny

Category: Temperatura | Tags: ,

Jak dawniej mierzono temperaturę

Pierwszym „urządzeniem” do mierzenia temperatury był ludzki palec. Poprzez dotyk można określić czy dotykana powierzchnia jest zimna, ciepła czy wręcz gorąca. Garncarze, piekarze, kowale oraz platnerze potrafili określić przybliżoną temperaturę po barwie rozgrzanego przedmiotu. „Pomiar” ten nie można jednak nazwać dokładnym.

Pierwszy przyrząd wykorzystujący cieplną rozszerzalność ciał opisał w III w p.n.e. Filon z Bizancjum, grecki filozof, pisarz i mechanik. Przyrząd ten nie był jeszcze termometrem, tylko termoskopem – pozwalał tylko na określenie różnicy temperatury ciał. Przyrząd składał się z jednostronnie zasklepionej rurki. Jej otwarty koniec zanurzony był z kolei w naczyniu napełnionym płynem. Rurka nie miała skali, a jedynie dwa ruchome znaczniki umożliwiające zaznaczanie zmiany temperatury.

W 1593 roku Galileusz zbudował pierwszy nowożytny termoskop modyfikując termoskop Filona z Bizancjum. Galileusz zmodyfikował to urządzenie, stosując zamiast rurki rozszerzającą się ku górze – bańkę. Poprawił w ten sposób czułość wskaźnika.

Termoskop miał podstawową wadę –  reagował nie tylko na zmiany temperatury, ale także na zmiany ciśnienia atmosferycznego

Termoskop

Za wynalazcę urządzenia zwanego termometrem (miernika temperatury posiadającego skalę termometryczną) uważa się holenderskiego fizyka i inżyniera Gabriela Fahrenheita. Na początku XVIII opracował wczesne wersje termometru – najpierw alkoholowy, później rtęciowy. Termometr składał się z wąskiej, szklanej rurki ze zbiorniczkiem na ciecz u dołu. Zbiorniczek wypełniony był cieczą (patrz – Termometr cieczowy).  Fahrenheit wprowadził skalę pomiaru temperatury, nazwaną później jego nazwiskiem (patrz – Skale termometryczne).

 

Category: Temperatura | Tags: ,

Termometry zamknięte w klatce – termometry meteorologiczne

Meteorologia to nauka zajmująca się badaniem zjawisk fizycznych i procesów zachodzących w atmosferze. Jednym z podstawowych narzędzi niezbędnych do wykonywania badań meteorologicznych jest klatka meteorologiczna. Umieszczone w klatce instrumenty meteorologiczne służą do pomiarów takich wielkości jak temperatura, ciśnienie, wilgotność, kierunek i prędkość wiatru.

W wyposażeniu klatki meteorologicznej znajdują się między innymi termometry meteorologiczne: zwykły, maksymalny oraz minimalny.

   Termometr meteorologiczny zwykły Termometr meteorologiczny maksymalnyTermometr meteorologiczny minimalny

Termometr meteorologiczny zwykły przeznaczony jest do określania aktualnej – w momencie odczytu – temperatury badanego medium.
Zakres wskazań termometru: -37+50°C dz. 0,2°C.
Dopuszczalny błąd wskazań w zakresie temperatur
-37 – 21°C        ±0,4°C
-20 – 0°C          ±0,3°C
0 + 50°C         ±0,2°C
Termometr meteorologiczny zwykły wykonany jest zgodnie z normą
BN-76/5531-06

Termometr meteorologiczny maksymalny przeznaczony jest do określania maksymalnej temperatury badanego medium w danym przedziale czasu np. doby, miesiąca.
Zakres wskazań termometru: -35+50°C dz. 0,5°C
Dopuszczalny błąd wskazań w zakresie temperatur
-35 + 50°C ±0,3°C
Termometr meteorologiczny maksymalny wykonany jest zgodnie z normą BN-76/5531-07
Termometr meteorologiczny maksymalny powinien pracować w pozycji pionowej. Po odczytaniu temperatury należy strząsnąć słupek rtęci przez urządzenie maksymalne jak w termometrze lekarskim rtęciowym.

Termometr meteorologiczny minimalny przeznaczony jest do określania minimalnej temperatury badanego medium w danym przedziale czasu np. doby, miesiąca.
Zakres wskazań termometru: -50+35°C dz. 0,5°C
Dopuszczalny błąd wskazań w zakresie temperatur
-30 + 35°C ±0,5°C
-50 – 30°C ±1,0°C
Termometr meteorologiczny minimalny wykonany jest zgodnie z normą BN-76/5531-08
Przed pomiarem termometr należy obrócić zbiornikiem do góry, aby wskaźnik w kapilarze spłynął do menisku cieczy. Termometr minimalny należy umieścić w pozycji poziomej. Przy spadającej temperaturze wskaźnik jest ściągany w dół przez napięcie powierzchniowe cieczy. Gdy temperatura rośnie wskaźnik pozostaje przy wartości temperatury minimalnej.

Termometr cieczowy

 

Termometry cieczowe wykorzystują stykową metodę pomiaru – wymagają zetknięcia przyrządu pomiarowego z ciałem badanym. Stan równowagi cieplnej ustala się za pośrednictwem przewodnictwa, przenikania i promieniowania.

Szklane termometry wypełnione cieczą składają się z naczynia termometrycznego (tzw. zbiornika), przymocowanej do niego rurki (kapilary) i podziałki wycechowanej w stopniach przyjętej skali termometrycznej.  Wykorzystują do pomiaru temperatury zmiany objętości płynu pod wpływem zmian temperatury. Zmiany te uwidoczniają się wahaniem poziomu cieczy w rurce.Termometr cieczowy

Jako cieczy termometrycznej głównie używało się rtęci. Z dużą dokładnością można dokonywać pomiarów w zakresie od -35°C (rtęć krzepnie w temperaturze -38,9°C) do +350°C (temperatura wrzenia rtęci +356,6°C). Ze względu na dużą toksyczność (toksyczność rtęci polega na niszczeniu błon biologicznych i łączeniu się z białkami organizmu – w ten sposób rtęć zakłóca wiele niezbędnych do życia procesów biochemicznych) rtęć jest stopniowo wycofywana z użytkowania.

Od dłuższego czasu jako ciecz termometryczną stosuje się płyny powstałe na bazie alkoholu i toluenu. Uzyskuje się równie wysoką dokładność pomiaru jak w termometrach rtęciowych. Zastosowanie płynu termometrycznego umożliwia też dokonywanie pomiarów w zakresach niedostępnych dla termometrów rtęciowych (temperatury nawet poniżej -100°C).

Category: Temperatura | Tags:

Czy przy temperaturze 32° zawsze jest ciepło? – skale termometryczne

Typowy Europejczyk powie że 32° w cieniu to bardzo wysoka temperatura jak na temperaturę otoczenia – mieszkaniec USA będzie się trząsł z zimna. I nie chodzi tu wcale o odporność mieszkańców różnych krajów na panujące warunki atmosferyczne. Prostym wyjaśnieniem tego problemu jest skala termometryczna.

Skala termometryczna – skala temperatury, określona punktami podstawowymi skali i podzielona na określoną liczbę stopni.

W Polsce (oraz w większości krajów) temperaturę mierzy się stosując skalę Celsjusza (nazwana od nazwiska szwedzkiego uczonego Andersa Celsiusa).
Zero na skali Celsjusza przyporządkowano temperaturze topnienia lodu. 100 stopniom Celsjusza odpowiada temperatura wrzenia wody w warunkach normalnych. Jeden stopień Celsjusza (1°C) to odcinek 1/100 tego zakresu.

W USA (oraz na Kajmanach, Bahamach i Belize) przy pomiarach temperatury stosuje się skalę Fahrenheita (nazwana od nazwiska jej twórcy Daniela Gabriela Fahrenheita). Fahrenheit przyjął trzy punkty odniesienia dla swojej skali: 0 °F – temperaturę zamarzania mieszaniny wody, lodu i salmiaku w proporcjach 1:1:1 (−17,78 °C), 32 °F – temperaturę lodu i wody w proporcjach 1:1, oraz temperaturę wrzenia wody na 212 °F.
Obecnie skalę Fahrenheita definiuje się przez porównanie ze skalą Celsjusza (32 °F = 0 °C; 212 °F = 100 °C).

Przeliczanie pomiędzy skalą Celsjusza oraz skalą Fahrenheita:
°C = 5/9×(°F-32)
°F = 9/5×°C+32

Tytułowe 32° to w skali Celsjusza (32°C) wysoka temperatura nawet jak na gorące lato, natomiast w skali Fahrenheita (32°F) to zaledwie temperatura topnienia lodu (czyli 0°C).

W pomiarach temperatury stosowane są również (częściej lub bardzo rzadko) skale:
– skala Kelvina,
– skala Rankine’a,
– skala Réaumura,
– skala Rømera,
– skala Delisle’a,
– skala Newtona.
Po więcej informacji zapraszam np. do Wikipedii 🙂

Category: Temperatura

Termometr – miernik temperatury

Termometr jest zaopatrzonym w skalę przyrządem pomiarowym mierzącym temperaturę metodą stykową, zanurzeniową lub bezstykową.

Pomiar dokonywany jest na podstawie zmiany pod wpływem temperatury właściwości termometrycznej ciała termometrycznego zastosowanego w termometrze (cieczy, gazu, metalu).

Podział termometrów ze względu na zastosowane ciało termometryczne:

  • termometry cieczowe – rozszerzalność cieplna rtęci lub płynów termometrycznych (płyn na bazie alkoholu lub toluenu)
  • termometry gazowe – rozszerzalność cieplna gazów (np. azot, argon)
  • termometry bimetaliczne – rozszerzalność cieplna dwóch połączonych pasków metalu
  • termometry elektryczne (rezystancyjne i termopary) – wykorzystują wpływ zmian temperatury na materiały wykorzystywane do konstrukcji czujnika
  • pirometry – przyrządy analizujące widmo emitowanego promieniowania cieplnego

Co to jest temperatura?

Temperatura jest wskaźnikiem stanu cieplnego materiału lub ciała jednorodnego. Wyraża energię ruchu cząsteczek materiału.

Przekazywanie temperatury z jednego medium na drugie, np. z medium mierzonego na czujnik termometryczny, wymaga bliższego kontaktu fizycznego dwóch ciał – w celu uzyskania równowagi cieplnej.

Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś temperatura obu ciał jest różna, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej – aż do wyrównania się temperatury obu ciał (osiągną stan równowagi termodynamicznej).

Standardowy pomiar temperatury oparty jest na zdolności pewnych materiałów do zmiany ich kształtu, stanu fizycznego lub objętości proporcjonalnie do oddziałującej temperatury.

Category: Temperatura

Blog Termometry – start

Ciepło jest postacią energii, która ma jedno z największych znaczeń dla człowieka. Ciepło umożliwia życie organiczne na ziemii, dzięki przemianom energii cieplnej uzyskujemy energię mechaniczną lub elektryczną.

Witam na stronach blogu poświęconego głownie pomiarom temperatury. Zajmę się również pomiarami wilgotności oraz ciśnienia.

Będę starał się przedstawić metody pomiaru oraz opisywać podstawowe i bardziej zaawansowane urządzenia do pomiaru.

Wszelkie uwagi są mile widziane 🙂

Category: Ogólne