Thermometre

Termometre cu cadran

Nu toate termometrele funcționează în acest mod, însă. Cel prezentat în fotografia noastră de sus are un indicator metalic care se mișcă în sus și în jos pe o scară circulară. Deschideți unul dintre aceste termometre și veți vedea că indicatorul este montat pe o bucată de metal înfășurată, numită bandă bimetalică, care este proiectată să se dilate și să se îndoaie pe măsură ce se încălzește (consultați articolul nostru despre termostate pentru a afla cum funcționează).Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât banda bimetalică se dilată mai mult și împinge indicatorul în sus pe scală.

Artwork: Cum funcționează un termometru cu cadran: Acesta este mecanismul care alimentează un termometru cu cadran tipic, ilustrat într-un brevet al lui Charles W. Putnam din 1905. În partea de sus, avem aranjamentul obișnuit al indicatorului și cadranului. Ilustrația de jos arată ce se întâmplă în partea din spate. O bandă bimetalică (galbenă) este strâns înfășurată și atașată atât la rama termometrului, cât și la arătător. Este alcătuită din două metale diferite lipite între ele, care se dilată în cantități diferite pe măsură ce se încălzesc. Pe măsură ce temperatura se modifică, banda bimetalică se curbează mai mult sau mai puțin strâns (se contractă sau se dilată), iar indicatorul, atașat de ea, se deplasează în sus sau în jos pe scală. Artworkfrom US Patent 798,211: Thermometer courtesy of US Patent and Trademark Office.

Foto: Iată banda bimetalică înfășurată dintr-un termometru cu cadran real (termometrul pentru congelator din fotografia noastră de sus). Este ușor de văzut cum funcționează: dacă rotiți indicatorul cu mâna spre temperaturi mai scăzute, banda spiralată se strânge; rotiți indicatorul în direcția opusă și banda se slăbește.

Termometre electronice

O problemă a termometrelor cu mercur și a celor cu cadran este că le ia ceva timp să reacționeze la schimbările de temperatură. Termometrele electronice nu au această problemă: pur și simplu atingeți sonda termometrului pe obiectul a cărui temperatură doriți să o măsurați, iar afișajul digital vă oferă o citire (aproape) instantanee a temperaturii.

Foto: Termometru medical electronic din 2010. Puneți sonda metalică în gură sau în altă parte a corpului și citiți temperatura de pe afișajul LCD.

Termometrele electronice funcționează într-un mod complet diferit de cele mecanice care folosesc linii de mercur sau indicatoare care se învârt.Ele se bazează pe ideea că rezistența unei bucăți de metal (ușurința cu care curge electricitatea prin ea) se schimbă odată cu modificarea temperaturii. Pe măsură ce metalele se încălzesc, atomii vibrează mai mult în interiorul lor, electricitatea circulă mai greu, iar rezistența crește.În mod similar, pe măsură ce metalele se răcesc, electronii se mișcă mai liber și rezistența scade. (La temperaturi apropiate de zero absolut, cea mai joasă temperatură teoretic posibilă de -273,15°C sau -459,67°F, rezistența dispare complet într-un fenomen numit supraconductibilitate.)

Un termometru electronic funcționează prin aplicarea unei tensiuni pe sonda sa metalică și prin măsurarea cantității de curent care trece prin ea. Dacă puneți sonda în apă clocotită, căldura apei face ca curentul electric să curgă mai greu prin sondă, astfel încât rezistența crește cu o cantitate precis măsurabilă. Un microcip din interiorul termometrului măsoară rezistența și o transformă într-o măsurătoare a temperaturii.

Foto: Termometru cu rezistență electrică din 1912: Acest exemplu de termometru cu rezistență de tip punte a fost construit de Leeds și Northrup și a fost folosit pentru măsurători de temperatură la Biroul Național de Standarde al SUA (acum NIST) la începutul secolului XX. În ciuda aspectului său greoi și neîndemânatic, are o precizie de 0,0001 grade.Fotografie realizată prin amabilitatea National Institute of Standards and Technology Digital Collections, Gaithersburg, MD 20899.

Principalul avantaj al termometrelor de acest tip este că pot oferi o citire instantanee în orice scală de temperatură pe care o doriți – Celsius, Fahrenheit sau oricare ar fi aceasta. Dar unul dintre dezavantajele lor este că măsoară temperatura de la un moment la altul, astfel încât cifrele pe care le afișează pot fluctua quitedramatic, ceea ce face uneori dificilă efectuarea unei citiri precise.

Termometrele electrice precise, cunoscute sub numele de termometre cu rezistență, folosesc patru rezistențe dispuse într-un circuit în formă de diamant numit punte Wheatstone. Dacă trei dintre rezistențe au valori cunoscute, rezistența celei de-a patra este ușor de calculat. Dacă cea de-a patra rezistență este proiectată sub forma unei sonde de temperatură,un astfel de circuit poate fi folosit ca termometru foarte precis: calcularea rezistenței sale (din tensiunea și curentul său) ne permite să-i calculăm temperatura.

Măsurarea temperaturilor extreme

Dacă doriți să măsurați ceva care este prea cald sau prea rece pentru a fi manevrat de un termometru convențional, veți avea nevoie de un termocuplu: un dispozitiv viclean care măsoară temperatura prin măsurarea electricității. Și dacă nu vă puteți apropia suficient de mult pentru a folosi chiar și un termocuplu, puteți încerca să folosiți un pirometru, un tip de termometru care deduce temperatura unui obiect din radiația electromagnetică pe care o emite.

.