Выбираем термометр Статья

Термометром называют прибор, которым измеряют температуру окружающей среды или поверхности. Всем известен градусник, который также является термометром, а «градусник» это просто разговорное название, а не официальный термин. Сегодня существует очень много видов термометров, у каждого есть свои ключевые особенности. А почему их так много? Ответ достаточно простой: разный принцип действия и разные особенности позволяют точнее измерять температуру в разных условиях. Простой пример: когда мы измеряем температуру человека, нам нужно измерить изменение значений в пределах нескольких градусов. Когда речь идет о температуре на улице, то там уже мы говорим о десятках градусов. А если нужно знать температуру в духовке, то это уже сотни градусов разницы. Очевидно, что для всех этих трех задач нельзя использовать один термометр, нужны разные.

Если честно, особых сложностей в выборе этого прибора нет, если не говорить про совсем специализированное применение, но этот вопрос мы рассматривать не будем. Тут выбирают просто — по назначению и придумывать ничего не нужно. Но даже если выбирать по назначению, то можно столкнуться с тем, что сегодня существуют разные типы термометров и не всегда понятно, какой лучше. Поэтому мы и решили написать эту статью, где подробно разберем эти моменты. Классифицируют их по-разному, но мы остановимся на двух самых популярных вариантах: принцип действия и материал (устройство). Зная в чем отличия между термометрами в этих группах, вы сможете подобрать оптимальный для себя вариант. Оптимальный не только по точности измерения температуры, но и по цене. Ведь не всегда нужно покупать то, что дороже.

Классификация термометров по материалу

Когда мы говорим «классификация термометров по материалу», мы имеем в виду не материалы, из которых сделан корпус, а материал, который служит для измерения температуры. И здесь есть сразу несколько вариантов, каждый из которых имеет свои ключевые особенности, о которых нужно знать.

Жидкостные

Это самый старый тип термометра, принцип действия которого основан на том, что объем жидкости изменяется при изменении ее температуры, которая в свою очередь зависит от температуры окружающей среды. Всем известный ртутный градусник это как раз жидкостный термометр, но используются и другие жидкости. Кстати, к слову о ртути, с 2020 года производство таких градусников будет прекращено во многих странах, как и использование этого металла во многих других сферах благодаря Минаматской конвенции о ртути. Слишком он ядовит и опасен для здоровья. Но вернемся к термометрам.

Устройство жидкостных термометров предельно простое, это их первый плюс. Но простое не обязательно значит дешевое, все зависит от материалов, которые используют. Но это второй плюс: возможность подобрать подходящую жидкость для практически любого диапазона температур. К примеру, если нужно измерить высокие значения, то в качестве наполнителя обычно выбирают галлий. Точность измерения довольно высокая, но тут нужно сделать поправку на диапазон, чем он выше, тем больше будет погрешность просто из-за самой шкалы. Но если вспомнить пример из начала статьи, то становится очевидно, что в духовке плюс-минус пять или даже десять градусов особого значения не имеют, а вот в случае измерения температуры человека, нужна точность хотя бы до одной десятой градуса, как фактически и есть.

Минусы у жидкостных термометров тоже есть. В первую очередь это небезопасность жидкости, выше мы писали про ртуть, но и другие наполнители могут быть тоскичными, пусть они и менее опасны. А учитывая то, что обычно жидкость находится в стеклянной колбе, то становится очевидным, что с такими термометрами нужно быть осторожным. Также термометры жидкостного типа не подходят в том случае, если нужно измерять экстремально высокие или низкие температуры. Также они плохо подходят для измерения точной температуры в очень большом диапазоне (пример с духовкой). Им нужно время, чтобы отреагировать на изменение температуры окружающей среды, в определенных обстоятельствах это может быть ощутимым недостатком. Тем не менее, жидкостные термометры все еще используются и будут использоваться в будущем, просто потому, что большинство из них просты и дешевы.

Механические

Принцип действия механических термометров аналогичен жидкостным, но здесь применяют ленту из биметалла или металлическую спираль. Да, те приборы, которые вы ставите в духовку, как раз являются механическими, но вот принцип действия у них аналогичен — от изменения температуры металл деформируется. Они имеют циферблат со стрелкой и внешне похожи на часы (это аналоговый тип). Их основные преимущества это низкая цена и высокая надежность — сломать их куда труднее, чем жидкостные. Да и в случае поломки механический термометр просто сломается, а опасности для здоровья не будет.

Но есть у них и минусы. Во-первых, это скорость измерения, которая не слишком высока и зависит от свойств используемого металла. Во-вторых это точность измерения, где все аналогично предыдущему типу. Чем больше диапазон измерений, тем меньше цена шкалы. Ну и разумеется, есть определенный диапазон, выше или ниже которого такой термометр работать уже не будет.

Развитием механических термометров являются цифровые модели со щупом. Чаще всего их можно увидеть при приготовлении пищи. Они оснащены щупом, который втыкают в еду, выжидают несколько секунд, после чего на электронном блоке показывается точная температура. Но недостатки есть и у них, например, их нельзя держать в духовке, так как они имеют пластиковые детали. Поэтому для измерения блюдо обычно достают. Но это обычный тип, а есть вариант и с выносным щупом, который лишен подобных недостатков. Впрочем, этот тип имеет достаточно узкую специализацию, но не упомянуть его мы не могли.

Электронные термометры

У этого типа принцип действия основан на изменении сопротивления проводника, в качестве которого могут использовать разные металлы, например, платиновую проволоку или термопары (это металлы, у которых разная электроотрицательность). Диапазон измерений может быть разным, зависит от металла, который используют в качестве проводника. Например, для платины это может быть от -200 до +850 градусов по Цельсию.

Электронные термометры достаточно точны и надежны, но стоят дороже, чем предыдущие типы за счет того, что их конструкция более сложная. Кроме того они безопасны и работают очень быстро. Также их выпускают для разных целей, это позволяет принцип действия. Электронные термометры могут быть уличными конструкциями, служить для измерения температуры человека, использоваться в научных лабораториях, где очень важна точность. Отметим, что не стоит путать электронные термометры с цифровыми, мы говорим про принцип действия, а не про способ отображения температуры. Цифровые термометры бывают и других типов.

Инфракрасные термометры

Инфракрасные термометры имеют свое название — пиромеры. Они измеряют температуру без контакта с поверхностью, впрочем, сегодня, в условиях пандемии, каждый из нас видел такие устройства. Учитывая запрет на ртуть, о котором мы писали выше, эти приборы вытеснят жидкостные и на бытовом уровне. Их принцип действия основан на улавливании инфракрасного излучения, они могут измерять температуру не только человека, но и любой поверхности. То есть, это достаточно универсальные устройства, сфера применения которых очень широка, а диапазон измеряемой температуры может быть до 3000 градусов.

К их плюсам относят скорость — время, необходимое для измерения температуры, составляет секунды. Они полностью безопасны, зачастую имеют дополнительные функции, например, хранят в памяти прошлые измерения, просты в использовании компактны. Но есть и минусы, прежде всего, это цена, которая выше, чем у термометров многих других типов, так как их конструкция более сложная. При измерении может быть погрешность, например, когда измеряют температуру человека, она может превышать один градус, что уже очень плохо. Но это характерно для самых дешевых моделях, кроме того, хотя инфракрасные термометры и просты в использовании, их нужно уметь правильно применять в разных ситуациях, что как раз и снижает погрешность.

Это основные типы термометров, которые сегодня используются, если рассматривать их классификацию по материалу. Но также можно упомянуть и другие типы: газовые, термоэлектрические, оптические, но это уже приборы особого назначения, которые для использования в быту не покупают, поэтому их мы подробно рассматривать не будем.

Классификация по принципу действия

А теперь мы перейдем к классификации термометров по принципу их действия, где выделяют несколько основных групп.

Контактные

Это классические термометры, жидкостные или механические. Для измерения температуры им нужен непосредственный контакт с окружающей средой. Данный способ накладывает определенные ограничения на использование, к примеру, ими сложно измерить температуру поверхностей, так как повлияет температура воздуха.

Бесконтактные

Это уже современный тип, куда относятся инфракрасные термометры, которые бывают яркостными или радиационными. Их принцип действия отличается, но для измерения температуры им не нужен непосредственный контакт с поверхностью. Кстати, радиационные — еще один тип, который мы могли упомянуть в предыдущем разделе, но не стали, так как у них особая сфера применения (в основном на производствах). Они способны измерять температуры до шести тысяч градусов по Цельсию, что в быту, разумеется, не нужно. Как и в большинстве видов промышленности.

Манометрические

Это газовые термометры, которые измеряют изменение давления газа из-за изменения температуры. В измеряемую среду помещают термобаллон, которые соединен с манометром. Сфера их применения достаточно ограниченная, поэтому про этот тип мы и не рассказывали подробно.

Сопротивления

Они измеряют электрическое сопротивление рабочих вещества и, да, это электрические термометры, о которых мы подробно рассказывали выше. Они бывают разные и у каждого типа есть свои особенности, но в целом, это достаточно точный способ измерения температуры.

Выбираем термометр

Как мы писали в самом начале статьи, выбирать достаточно просто — по их назначению. А уже дальше смотреть на типы, например, если цель измерить температуру человека, то тут будет выбор между жидкостными, инфракрасными, контактными и бесконтактными. Результат в любом случае будет примерно одинаковый, но вот стоимость может быть разной. В принципе, про выбор каждого типа можно написать отдельную статью, нюансы там есть, но если честно, особо ломать голову не стоит. Просто исходите из задачи, которую нужно решить. Например, если вам нужно измерить температуру почвы, то это будет особый тип термометров, которые специально созданы для этого.

Вне зависимости от того, какой тип вы выбрали и для каких целей вы будете его применять, стоит помнить, что ошибки могут быть всегда. Но эти ошибки обычно возникают из-за неправильного использования. Например, если нужно измерить температуру воздуха в комнате, то очевидно, что если повесить термометр над батареей, то в периоды, когда она работает, он будет завышать значения. Об этом всегда стоит помнить, особенно если вам действительно нужны точные значения. Также не стоит забывать и про правила эксплуатации, особенно если говорить про ртутные, которые в случае повреждения действительно опасны для здоровья.