Προσδιορισμός της Θερμοκρασίας του αέρα Εργαστήριο 2
Μέθοδοι μέτρησης θερμοκρασίας Οι διάφορες μέθοδοι μέτρησης της θερμοκρασίας του αέρα βασίζονται σε διάφορα φυσικά φαινόμενα Θερμική Διαστολή Τα υγρά τα στερεά και τα αέρια διαστέλλονται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία συστέλλονται όταν μειώνεται η θερμοκρασία Ηλεκτρική Αντίσταση Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση της ηλεκτρικής αντίστασης των μετάλλων Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της αντίστασης των ημιαγωγών (thermistors) Θερμοηλεκτρικό φαινόμενο Όταν σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από δύο διαφορετικά μέταλλα τα δύο διαφορετικά σημεία συγκόλλησης είναι σε διαφορετικές θερμοκρασίες τότε στο κύκλωμα αναπτύσσεται διαφορά δυναμικού Ακτινοβολία Το φάσμα εκπομπής ακτινοβολίας ενός σώματος έχει άμεση σχέση με τη θερμοκρασία του.
Αποτελούνται από ένα δοχείο όπου μέσα του βρίσκεται το υγρό (δέκτης) Το δοχείο επικοινωνεί με τριχοειδή σωλήνα όπου το υγρό ανεβαίνει καθώς διαστέλλεται (ενισχυτική διάταξη) Πίσω από τον τριχοειδή σωλήνα υπάρχει θερμοκρασιακή κλίμακα βαθμονομημένη κατάλληλα (ενδείκτης)
Υδραργυρικό θερμόμετρο πλεονεκτήματα Κανονική διαστολή σε όλες τις θερμοκρασίες Τίθεται εύκολα σε θερμική ισορροπία με τα διάφορα σώματα χωρίς να μεταβάλλει την θερμοκρασία τους Μεγάλη θερμική αγωγιμότητα Μικρή θερμοχωρητικότητα Μικρές δυνάμεις συνοχής με το γυαλί Μειονεκτήματα Πήζει σε θερμοκρασίες < - 38.87 ο C
Οινοπνευματικό θερμόμετρο το οινόπνευμα δεν διαστέλλεται το ίδιο σε όλες τις θερμοκρασίες οι υποδιαιρέσεις της κλίμακας δεν είναι ίδιες σε όλο το μήκος της Πλεονεκτήματα Μπορεί να μετρήσει και θερμοκρασίες < -38.87 ο C Μειονεκτήματα Με την αύξηση της θερμοκρασίας εξατμίζεται και δείχνει μικρότερη ένδειξη απ την κανονική Οι χρωστικές ουσίες που περιέχει παραμένουν στα τοιχώματα του σωλήνα και δείχνει μικρότερη ένδειξη απ την κανονική Διαβρέχει το εσωτερικό του τριχοειδούς σωλήνα και όταν πέφτει η θερμοκρασία μικρή ποσότητα παραμένει στα εσωτερικά τοιχώματα του σωλήνα
Αναρροφητικό θερμόμετρο τύπου Assman Το υδραργυρικό θερμόμετρο βρίσκεται μέσα σε στιλπνό διπλότοιχο μεταλλικό σωλήνα με άνοιγμα για να φαίνεται η κλίμακα του θερμομέτρου. Η ανεμιστήρας τίθεται σε λειτουργία και δημιουργεί ρεύμα αέρα γύρω από το δοχείο του θερμομέτρου ώστε να βρεθεί σε ισορροπία και να δείξει ένδειξη γρηγορότερα (μέσα σε 1-2 min).
Αναρροφητικό θερμόμετρο τύπου Assman Πλεονεκτήματα Ο μεταλλικός σωλήνας εμποδίζει την ηλιακή ακτινοβολία να προσβάλλει το δοχείο του θερμομέτρου. Το θερμόμετρο προφυλάσσεται από βροχή χιόνι κ.α. Το ρεύμα αέρα συντομεύει το χρόνο απόκρισης του θερμομέτρου. Προσδιορίζεται η θερμοκρασία σε οποιοδήποτε σημείο και ύψος.
Μεγιστοβάθμια θερμόμετρα Μεγιστοβάθμιο θερμόμετρο τύπου Negretti Μεταξύ του δοχείου του υδραργύρου και του τριχοειδούς σωλήνα υπάρχει στένωση Με την αύξηση της θερμοκρασίας ο υδράργυρος διαστέλλεται και ανεβαίνει στον τριχοειδή σωλήνα Με τη μείωση της θερμοκρασίας η στήλη του υδραργύρου δεν μπορεί να επανέλθει στο δοχείο λόγω της στένωσης Η ανάγνωση της μέγιστης θερμοκρασίας γίνεται στις 18UTC και στις 06UTC (το χειμώνα) Μετά την ανάγνωση της μέγιστης θερμοκρασίας το θερμόμετρο παρασκευάζεται για την επόμενη παρατήρηση με το δοχείο προς τα κάτω και ελαφρά τινάγματα ώστε να επανέλθει ο υδράργυρος στο δοχείο του θερμομέτρου
Μεγιστοβάθμιο θερμόμετρο τύπου Rutherford Στον τριχοειδή σωλήνα σε επαφή με το υδράργυρο υπάρχει σιδερένιος κύλινδρος που παρασύρεται υπό την επίδραση του διαστελλόμενου υδραργύρου. Με την πτώση της θερμοκρασίας καθώς ο υδράργυρος συστέλλεται προς το δοχείο ο κύλινδρος παραμένει ακίνητος με το άκρο του που είναι προς το δοχείο να δείχνει τη μέγιστη θερμοκρασία. Το θερμόμετρο παρασκευάζεται για την επόμενη μέτρηση σηκώνοντας το θερμόμετρο με το δοχείο προς τα κάτω, οπότε ο κύλινδρος λόγω του βάρους του κατεβαίνει στο άκρο του υδραργύρου T max T max
Ελαχιστοβάθμιο θερμόμετρο τύπου Rutherford Οινοπνευματικό Περιέχει άχρωμο οινόπνευμα και μικρό κυλινδρικό δείκτη με στρογγυλεμένα άκρα Με την μείωση της θερμοκρασίας η ελεύθερη επιφάνεια του οινοπνεύματος παρασύρει τον κύλινδρο Με την αύξηση της θερμοκρασίας το οινόπνευμα περνά ελεύθερα από τον κύλινδρο χωρίς να τον παρασύρει Το αντίθετο άκρο του κυλίνδρου από το δοχείο του θερμομέτρου δείχνει την ελάχιστη θερμοκρασία Η μέτρηση της ελάχιστης θερμοκρασίας γίνεται στις 06 και στις 18UTC Το θερμόμετρο παρασκευάζεται σηκώνοντάς το με το δοχείο προς τα πάνω έως το άκρο του κυλίνδρου φτάσει στην ελεύθερη επιφάνεια του οινοπνεύματος T min T min
Ελαχιστοβάθμιο θερμόμετρο τύπου Rutherford Αν ο δείκτης βγει από το οινόπνευμα: Βάζουμετοδοχείοσεχλιαρόνερόέωςότουτο οινόπνευμα διαστελλόμενο γεμίσει όλο τον τριχοειδή σωλήνα. Έτσι ο δείκτης θα βρεθεί υποχρεωτικά μέσα στο οινόπνευμα Χλιαρό νερό
Θερμόμετρο μέγιστου και ελάχιστου τύπου Six Bellani Γυάλινος σωλήνας σχήματος U Στο κάτω μέρος του σωλήνα περιέχεται υδράργυρος Το αριστερό δοχείο είναι γεμάτο πλήρως με οινόπνευμα Το δεξί δοχείο είναι γεμάτο κατά το ήμισυ με οινόπνευμα Μέσα στο οινόπνευμα στα δύο σκέλη υπάρχουν δύο μεταλλικοί δείκτες Αύξηση θερμοκρασίας διαστολή οινοπνεύματος από αριστερά ώθηση του υδράργυρου προς τα κάτω από αριστερά και προς τα πάνω από δεξιά ο δεξιός δείκτης παρασυρόμενος δείχνει τη μέγιστη θερμοκρασία Μείωση θερμοκρασίας Συστολή οινοπνεύματος από αριστερά ουδράργυροςανεβαίνειαπόαριστερά Ο αριστερός δείκτης παρασυρόμενος δείχνει την ελάχιστη θερμοκρασία Η παρατήρηση γίνεται στις 18UTC Το θερμόμετρο παρασκευάζεται για την επόμενη μέτρηση επαναφέροντας τους δείκτες σε επαφή με τον υδράργυρο με τη χρήση μαγνήτη
Μεταλλικά θερμόμετρα Θερμόμετρο διμεταλλικής ταινίας Δύο μεταλλικά τεμάχια με διαφορετικό συντελεστή διαστολής Συγκολλημένα μεταξύ τους Πακτωμένα στο ένα άκρο τους Θέρμανση της ταινίας μεγαλύτερη διαστολή στο ένα μέταλλο περιστροφική κίνηση του ελεύθερου άκρου ένας δείκτης στο ελεύθερο άκρο κινείται μπροστά από βαθμονομημένη κλίμακα και δείχνει την θερμοκρασία
Μεταλλικά θερμόμετρα Θερμόμετρο με δοχείο Burdon Πεπλατυσμένος, κυκλικά κεκαμένος μεταλλικός σωλήνας γεμάτος οινόπνευμα, ή τουλουόλη, ή πετρελαϊκοαιθέρα σε θερμοκρασία μικρότερη από την ελάχιστη που προορίζεται να δείχνει Αύξηση της θερμοκρασίας μεγαλύτερη διαστολή του υγρού από το μέταλλο μεταβολή της καμπυλότητας του σωλήνα με κατάλληλους μοχλούς κίνηση η μεταβολή μεταδίδεται στον δείκτη ο οποίος κινείται μπροστά σε θερμομετρική κλίμακα Χρήση σε αυτογραφικά θερμόμετρα
Αυτογραφικά θερμόμετρα Χρησιμοποιούνται για συνεχή καταγραφή θερμοκρασίας αέρα Το αισθητήριο της θερμοκρασίας είναι ο σωλήνας Burdon ή η διμεταλλική ταινία Η αλλαγή της καμπυλότητας του σωλήνα Burdon ή της διμεταλλικής ταινίας μεταδίδεται σε ένα στέλεχος που καταλήγει σε γραφίδα με τη χρήση μοχλών Ένας κύλινδρος που περιβάλλεται από χάρτινη ταινία περιστρέφεται πλήρως σε μίαεβδομάδαήσε24 ώρες. Οι οριζόντιες γραμμές της ταινίας αντιστοιχούν στη θερμοκρασιακή κλίμακα και οι κατακόρυφες τοξοειδής σε υποδιαιρέσεις του χρόνου Τοποθέτηση ταινίας: Κάθε Δευτέρα αν το όργανο είναι εβδομαδιαίο. Αν είναι ημερήσιο γίνεται κατά την παρατήρηση της 08:00 ώρας,
Μεταλλικά θερμόμετρα Η αρχή λειτουργίας των θερμομέτρων αντιστάσεως βασίζεται στο γεγονός ότι η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. Αυτά πού χρησιμοποιούν μέταλλα (υψηλής καθαρότητας), όπως Cu,Ni, Pt πού έχουν θετικό θερμικό συντελεστή αντίστασης (η αντίσταση αυξάνεται με τη θερμοκρασία). Αυτά πού είναι κατασκευασμένα από μίγματα μεταλλικών οξειδίων (μέσω sintering), κράματα Ge (ημιαγωγά υλικά) και έχουν αρνητικό συντελεστή αντίστασης (μείωση της αντίστασης με αύξηση της θερμοκρασίας)