Термометры стеклянные жидкостные применяют для измерения температуры в пределах от -200 до +750 °С. Термометры используют исключительно при контактных измерениях. Благодаря простоте в обращении и высокой точности измерения жидкостные термометры находят широкое применение во всех областях народного хозяйства.

Термометры состоят из резервуара с припаянной к нему капиллярной трубкой. Капилляр снабжен шкалой с делениями в градусах Цельсия по Международной практической температурной шкале. Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки.

Действие жидкостных термометров основано на тепловом расширении термометрической жвдкости, заключенной в резервуаре. При изменении температуры объем жидкости изменяется, вследствие чего мениск жидкостного столбика в капилляре поднимается или опускается на величину, пропорциональную изменению температуры.

В зависимости от предела измерения температур для заполнения термометров, применяют жвдкости, приведенные в табл. 1.

Наибольшее распространение получили ртутные термометры, так как ртуть не смачивает стекло, ее сравнительно легко получить в химически чистом виде (она остается жидкой в шщ)оком интервале температур) , Недостаток ртути - малый козффициент объемного расширения, что определяет необходимость изготовления термометров с тонкими капиллярами. Нижний предел измерения ограничивается температурой затвердевания ртути и равен -35 °С, Верхний предел измерения ртутными термометрами определяется допустимыми температурами для стекла: 600 °С для образцовых термометров и 500 °С для технических. При замене стекла кварцем верхний предел измерения несколько увеличивается.

Предел измерения для ртутных термометров, в которых над ртутью удален воздух, составляет 300 °С, так как при 357 °С ртуть кипит. Для того, чтобы повысить температуру кипения ртути, пространство в капилляре над ртутью заполняют инертным газом под давлением, в результате чего верхний предел измерения увеличивается.

Таблица 1

Жидкость

Предел измерения температуры, °С

Ртуть -35 750

Толуол -90 200

Этиловый спирт -80 70

Керосин -60 300

Петролейный эфир -120 25

Пентан -200 20

Термометры с органическими жидкостями предназначаются в основном для измерения низких температур в пределах от -200 до +200 °С. Основным достоинством их является высокий коэффициент объемного расширения жидкости, в среднем почти в 6 раз больший, чем у ртути. Недостаток этих термометров - смачивание органическими жидкостями стекла, в результате чего точность измерения понижается. Поэтому необходимо применение капилляров с относительно большим диаметром.

Достоинства стеклянных жидкостных термометров - простота употребления и достаточно высокая точность измерения.

Недостатки - малая механическая прочность (хрупкие); плохая видимость шкалы и трудность отсчета, невозможность автоматической записи показаний и передачи их на расстояние; невозможность ремонта; большая инерционность; плохая видимость ртути в капилляре. Поэтому стеклянные жидкостные термометры применяют в основном для местного контроля и лабораторных измерений. В зависимости от назначения и области применения стеклянные жидкостные термометры подразделяют на лабораторные и технические.

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Лабораторные термометры предназначены для измерения температуры в лабораторных условиях. Ртутные стеклянные лабораторные термометры по конструкции делятся на два типа: палочный, состоящий из массивной капиллярной трубки, на внешней поверхности которой нанесена шкала (рис. 1, с); с вложенной шкальной пластиной, заключенной внутри оболочки термометра (рис. \,б).

В зависимости от цены деления и размера термометры делятся на группы 1, 2, 3, 4. Каждому термометру, входящему в одну группу, в зависимости от пределов его измерения, присваивают порядковый номер. Лабораторные термометры в зависимости от типа и диапазона измерения обозначают: ТЛ-2 (с 1-го по 5-й номер группы 1); ТЛ-3 (с 6-го по 8-й номер группы 1); ТЛ4 (с 1-го по 10-й номер группы 4); ТЛ-5 (с 1-го по 4-й номер группы 2); ТЛ-6 (с 1-го по 8-й номер группы 3). При измерении температуры лабораторные термометры погружают на глубину, обозначенную на термометре, если глубина погружения на термометре не указана, то термометр погружают в измеряемую среду до отсчитываемого деления.

1 fi

3. .0

e. ..0

7. ..0 B. .0 S..B

f. .0

2 ..0 1...0

3...0

8. J 7...D Б...0

s: 3

*. .0

3. .0

Z. .0

i. .0

0. .0

1. .0

L JJ

3 a z a

a) S) Рис. 1. Лабораторные термометры

Рис. 2. Технические термометры: а - прямой; б - угловые

Большинство лабораторных термометров изготовляют с безнулевой шкалой, т. е. начинающиеся не с отметки О °С, которую наносят внизу на небольшой дополнительной шкале, предназначенной только для проверки прибора, а с более высокой температуры. В промежутке между нулевым делением и началом шкалы капиллярная трубка (капилляр) имеет расхпирение, в которое входит объем ртути, соответствующий изменению температуры от нулю до начального значения шкалы. Иногда расширение капилляра выполняют и выше основной шкалы, что предохраняет капилляр от разрыва в случае нагрева выше верхнего предела температуры.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Технические термометры (рис. 2) предназначены для измерения температуры в промышленных установках и могут быть заполнены ртутью или органическими жидкостями.