Termomeeter

Termomeeteronmõõteriist,millega mõõdetakse temperatuure. Temperatuuri mõõtmiseks peab termomeeter olema viidud mõõdetava objektiga soojuslikku kontakti.

Sõna päritolu

Sõna võttisprantsuskeelsena(thermometre,praeguses kirjaviisisthermomètre)1624kasutuseleJean Leuréchon.Ta moodustas needvanakreekasõnadestthermos'soe' jametron'mõõt'.

Üldkeeles nimetatakse termomeetrit kraadiklaasiks.^[1]

Temperatuuri mõõtmise ajalugu

On teada, et õhutemperatuuri erinevusi mõõtisõhktermoskoobiga 4. sajandil eKr PhiloBütsantsist ja3. sajandil eKrehitasCtesibiusvedeliktermoskoobi.

Galileo Galileiehitas oma temperatuuri mõõtmise seadme umbes1597.aastal. Sellel ajal nimetati seda seadet õhktermoskoobiks.1611.aastal kalibreeris Galilei termoskoobiSanctorius,võttes miinimumpunktiks lume sulamise ja maksimumiks küünla leegi temperatuuri. Esimesed teated vesitermomeetrist pärinevad aastast1632,selleks on Jan Rey vedeliktermobaromeeter. Alkohol- ehk piiritustermomeetri valmistas1650.aastal Toscana hertsogFerdinand II.Elavhõbetermomeeter on olemas1657.aastast. Aastal1672valmistasHubinelavhõbe-vasknitraattermomeetri.1695.aastal katsetasGuillaume Amontonsioma kolme vedeliktermomeetrit. 1701.aastal fikseeris taanlaneOle Christensen Rømertermomeetri püsipunktid, milleks on vee keemine, mis võrdub 60 ühikuga, ja vee külmumine, mis on võrdne −75 ühikuga.

Liigitus

Termomeetreid eristatakse nii ehituse kui temperatuuri mõõtmise tehnika poolest. Termomeetreid võib liigitada järgmiselt:

klaastermomeetrid (vedeliktermomeetrid),
manomeetrilised termomeetrid,
dilatomeetrilised termomeetrid,
termoelektrilised termomeetrid,
kiirgustermomeetrid (püromeetrid),
bimetalltermomeetrid.

Termomeetrid, mis säilitavad pärast seadistamist esinenud miinimum- või maksimumnäidu, on vastavalt miinimum- ja maksimumtermomeetrid. Maksimumtermomeeter on ka inimese ja loomade kehatemperatuuri mõõtmiseks mõeldudmeditsiiniline termomeeterahk rahvakeeles kraadiklaas.

Igal termomeetril on oma mõõtepiirkond. Kehatemperatuuri mõõtmiseks mõeldud kraadiklaasil on see tavaliselt 35...42 °C.

Termomeetrite skaalad

Termomeetri temperatuuriskaala astmik põhineb mingil kindlal füüsikaseadusel: Rømeri, Fahrenheiti, Réaumuri ja Celsiuse termomeetrite skaaladsoojuspaisumiselning Kelvini ja Rankine'i skaalaga termomeetridtermodünaamika II seadusel.

Fahrenheiti skaala

Mõnedes riikides kasutatakseDaniel Gabriel Fahrenheitipoolt1714.aastal loodudskaalagatermomeetreid. Nendel termomeetritel on skaala jaotatudFahrenheiti kraadideksja sümboliks on°F.Fahrenheiti termomeetreid oli ka Eestis kasutusel kuni 1940. aastani.

1 °F = °C × (9/5) + 32

Réaumuri skaala

René-Antoine Ferchault de Réaumuripiiritustermomeetri skaala on jagatud 80 võrdseks osaks ehkRéaumuri kraadiks.See skaala võeti kasutusele1730.aastal ja sümboliks on°Re.Réaumuri skaalalon jää sulamistemperatuur 0 kraadi ja vee keemistemperatuur 80 kraadi.

1 °C = 0,8 °Re

Celsiuse skaala

1742.aastal võttisAnders Celsiuskasutusele sajaks jaotatud skaalaga termomeetri, millel vee keemispunkt on 0 ja jää sulamispunkt −100 kraadi. Kuna sellist skaalat oli praktikas ebamugav kasutada, keerasKarl Linne 1745.aastal selle skaala ringi, võttes jää sulamistemperatuuri võrdseks 0 kraadiga ja vee keemispunkti +100 kraadiga. Sellisest termomeetrist on saanud kõige enam kasutatava skaalaga termomeeter, sümboliks°C.Celsiuse skaala on Fahrenheiti skaalaga seotud järgmise valemiga:

1 °C × (9/5) – 32 = 1 °F

Kelvini skaala

1851.aastal võttis inglise füüsikWilliam Thomson(lord Kelvin) kasutuseleabsoluutse temperatuuriskaalagaehkKelvini skaalagatermomeetri, mis kuulub termodünaamilise skaalaga termomeetrite hulka. Absoluutse temperatuuriskaala järgi saab temperatuur olla ainult positiivne.

Kelvini kraadist, mille sümboliks onK,on saanud kaSI-süsteemitemperatuuri mõõtühikkelvin.

Üks kelvini skaala jaotis on võrdne ühe Celsiuse skaala jaotisega:

1 K = 1 °C

Kelvini skaala on Celsiuse skaalaga seotud järgmiselt:

K = °C + 273,15

Rankine'i skaala

William John Macquorn Rankine'i 1859. aastal kasutusele võetud termodünaamiline temperatuuriskaala on samasuguse jaotusega naguFahrenheiti skaala,kuidRankine'i skaalanullpunkt on ühtlasiabsoluutseks nullpunktiks.Vee kolmikpunkt on sellel skaalal 491,688 °R. Rankine'i temperatuuri sümboliks on°R,vahel ka°Ra. Kelvin jaRankine'i kraadon omavahel seotud järgmiselt:

1 K = 9/5 °R

ja Celsiuse kraadiga järgmiselt:

1 °C = 5/9 °R – 273,15

Rahvusvaheline temperatuuriskaala

Celsiuse skaala võeti 1927. aastal esimese praktilise temperatuuriskaala aluseks. Praegu kehtiv praktiline temperatuuriskaala võeti vastu 1990. aastal (International Temperature Scale of 1990ehk ITS-90), mis on järjekorras seitsmes.

Rahvusvaheline praktiline temperatuuriskaala,mille sisuks on 17 loodusliku etaloniga võrdluspunkti (referentspunkti) vahemikus 3 K kuni 1358 K, mis on sobitatud 17 punktis Celsiuse skaalasse. Võrdluspunktideks on madalatel temperatuuridel gaaside kolmikpunktid ja kõrgetel metallide sulamistemperatuurid. Viimane vastuvõetud temperatuuriskaala defineerib nii rahvusvahelise Kelvini temperatuuri, mille tähiseks on $T_{90}$ ja sümboliksK,kui ka rahvusvahelise Celsiuse temperatuuri, mille tähiseks on $t_{90}$ ja sümboliks°C.Ühtlasi seotakse need kaks skaalat omavahel:

$t_{90}$ /°C = $T_{90}$ /K – 273,15

Vee keemistemperatuurid normaaltingimustes on eri skaaladel järgmised:

Kelvini skaalal 373,1 K
Celsiuse skaalal 100 °C
Fahrenheiti skaalal 212 °F
Réaumuri skaalal 80 °R

Klaastermomeeter

Klaastermomeeter koosneb vedelikureservuaarist ja selle küljes olevast ühtlase siseläbimõõduga paisumistorust. Anum täidetakse paisuva ainega, mis võib olla elavhõbe, etanool, metüülbenseen või ka vedelgallium.Reservuaar koos skaalaga varustatud toruga on klaaskestas, mis võib vastavalt vajadusele olla mitmesuguse kuju või suurusega. Klaastermomeetrite mõõtepiirkond on vahemikus −80 °C – +600 °C, galliumtermomeetritel aga kuni +1200 °C.

Manomeetriline termomeeter

Manomeetriline termomeeter koosneb kinnisest süsteemist, mille põhiosadeks on termoballoon, ühendustorustik (suvalise pikkusega) ja temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalagamanomeeter.Manomeetriga mõõdetakse süsteemi täitva aine rõhku. Täiteaineks on enamasti vedelik või aur. Eriti täpsete mõõtmiste puhul kasutatakse täiteaineks gaasi. Termomeetri suletud ruumis oleva jääva ruumala korral sõltub rõhk ainult temperatuurist mõõtekohas. Manomeetriliste termomeetrite mõõtepiirkond on 0 °C kuni +300 °C.

Dilatomeetriline termomeeter

Dilatomeetriline termomeeter ehkbimetalltermomeeterkoosneb kahest erineva joonpaisumisega metallvardast võitermobimetallist,ülekandemehhanismist, osutist ja temperatuuriskaalast. Erineva joonpaisumisteguri tõttu muudab bimetallvarras temperatuuri muutudes oma kuju ning liigutab ülekandemehhanismi abil osutit.

Termoelektriline termomeeter

Termoelektrilisi termomeetreid liigitatakse omakordatajuritüübi järgi. Tajuriks on harilikulttermotakistivõitermopaar.

Termopaartermomeetrite puhul kasutatakse mõõteriistaks temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalagamillivoltmeetrit.Termopaarkoosneb kahest eri metallist elektrijuhtmest (nt kulla ning raua sulam javask,vask jakonstantaan), mis ühendatakse ühest otsast kokku ja see liitekoht pannakse temperatuuri mõõtmise piirkonda. Termopaari vabade otste vahel tekkib termopinge, mis on otseses sõltuvuses temperatuurist liitekohas ja mida mõõdetakse millivoltmeetri või mõne muu mõõteriistaga. Täppismõõtmistel kasutatakse diferentsiaaltermopaari (kahte termopaari), mille ühte termopunkti hoitakse püsitemperatuuril, näiteks sulavas jääs. Eri tüüpi termopaaridega saab mõõta temperatuure vahemikus −270 kuni +2500 °C.

Takistustermomeetritepuhul kasutatakse mõõteriistaks temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalagalogomeetritvõimõõtesilda.

Tänapäeva levinuimad termomeetrid onelektroonsed termomeetrid,mille töö põhinebp-n-siirdepingelangu temperatuurisõltuvusel. Sellised on näiteks enamikmeditsiinilisi termomeetreid.

Vaata ka

Viited

↑EKSS

Välislingid

Fahrenheit, Réaumur, Celsius, Kelvin: Termomeetri saamislugu,Forte, 2. august 2013

[EKSS-1] EKSS

[1]