Примеры статей
Термо...
Термо... (от греч. therme - тепло, жар), часть сложных слов, указывающая на отношение их к теплоте, температуре (например, термодинамика, термометр, термопара)…
Метрия
Метрия (от греч. metreo - измеряю), часть сложных слов, соответствующая по значению слову "измерение" (например, геометрия, фотометрия)…
Метрология
Метрология (от греч. metron - мера и ...логия), наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности. К основным проблемам М. относятся: а) общая теория измерений; б) образование…
Температурные шкалы
Температурные шкалы, системы сопоставимых числовых значений температуры. температура не является непосредственно измеряемой величиной; её значение определяют по температурному изменению какого-либо…
Эталон
Эталон (франц. etalon), образец, мерило, идеальный или установленный тип чего-либо; точно рассчитанная мера чего-либо, принятая в качестве образца. См. Эталоны…
Градуировка
Градуировка средств измерений (нем. graduiren - градуировать, от лат. gradus - шаг, ступень, степень), метрологическая операция, при помощи которой средство измерений (меру или измерительный прибор)…
Поверка
Поверка средств измерений, определение погрешностей средств измерений и установление их пригодности к применению. П. производится органами метрологической службы при помощи эталонов и образцовых…
Пирометрия
Пирометрия (от греч. pyr - огонь и... метрия), группа методов измерения температуры. Раньше к П. относили все методы измерения температуры, превышающей предельную для ртутных термометров; с 60-х гг…
Температура (в физике)
Температура (от лат. temperatura - надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Т…
Газовый термометр
Газовый т>рмометр, прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма идеального газа от температуры. Чаще всего применяют Г. т. постоянного объёма (рис.)…
Международная практическая температурная шкала
Международная практическая температурная шкала (МПТШ-68), температурная шкала, установленная в 1968 Международным комитетом мер и весов на основе 11 первичных воспроизводимых температурных точек…
Термометр жидкостный
Термометр жидкостный (реже - жидкостный термометр), прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на тепловом расширении жидкости. Т. ж. относится к термометрам непосредственного…
Тепловое расширение
Тепловое расширение, изменение размеров тела в процессе его нагревания. Количественно Т. р. при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом Т. р.)…
Термометр манометрический
Термометр манометрический, прибор для измерения температуры, действие которого основано на одном из трёх принципов: тепловом расширении жидкости, температурной зависимости давления газа и…
Термометр сопротивления
Термометр сопротивления, прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на…
Термопара
Термопара, датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие Т. основано на…
Манометр
Манометр (от греч. manos - редкий, неплотный и ...метр), прибор для измерений давления жидкостей и газов. Различают М. для измерений абсолютного давления, отсчитываемого от нуля (полного вакуума); М…
Потенциометр
Потенциометр (от лат. potentia - сила и... метр), 1) электроизмерительный компенсатор, прибор для определения эдс или напряжений компенсационным методом измерений. С использованием мер сопротивления П…
Логометр
Логометр (от греч. logos - слово, здесь - отношение и ...метр), механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно…
Мост измерительный
Мост измерительный, электрический прибор для измерения сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей и др. электрических величин; представляет собой измерительную мостовую цепь, действие которой основано на…
Низкие температуры
Низкие температуры, криогенные температуры, обычно температуры, лежащие ниже точки кипения жидкого воздуха (около 80 К). Такие температуры принято отсчитывать от абсолютного нуля температуры (-273,15…
Магнитная термометрия
Магнитная термометрия, метод измерения температур, применяемый в основном ниже 1 К. В М. т. термометрическим свойством служит магнитная восприимчивость c парамагнетика. Для М. т. подбирают…
Мёссбауэра эффект
Мёссбауэра эффект, резонансное поглощение g-квантов атомными ядрами, наблюдаемое, когда источник и поглотитель g-излучения - твёрдые тела, а энергия g-квантов невелика (~ 150 кэв). Иногда М. э…
Джозефсона эффект
Джозефсона эффект, протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника (так называемый контакт Джозефсона); предсказан на основе теории сверхпроводимости…
Кельвин (единица термодинамич. темп-ры)
Кельвин, единица термодинамической температуры, равная части термодинамической температуры тройной точки воды; обозначается К. Названа по имени У. Томсона (Кельвина). До 1968 именовалась градус…
Пирометры
Пирометры (от греч. pyr - огонь и... метр), приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра. Тело, температуру которого определяют при помощи П…
Термометрия
Термометрия (от термо... и... метрия), раздел прикладной физики, посвященный разработке методов и средств измерения температуры. Т. является также разделом метрологии, в её задачи входит обеспечение единства и точности температурных измерений: установление температурных шкал, создание эталонов, разработка методик градуировки и поверки приборов для измерения температуры.
Температура не может быть измерена непосредственно. Об её изменении судят по изменению других физических свойств тел (объёма, давления, электрического сопротивления, эдс, интенсивности излучения и др.), связанных с температурой определёнными закономерностями. Поэтому методы измерения температуры являются по существу методами измерения указанных выше термометрических свойств, которые должны однозначно зависеть от температуры и измеряться достаточно просто и точно. При разработке конкретного метода или прибора необходимо выбрать термометрическое вещество, у которого соответствующее свойство хорошо воспроизводится и достаточно сильно изменяется с температурой.
Для измерения температуры (при любом методе) необходимо определить температурную шкалу.
Методы измерения температуры разнообразны; они зависят от принципов действия используемых приборов, диапазонов измеряемых температур, условий измерений и требуемой точности. Их можно разделить на две основные группы: контактные методы — собственно термометрия, и бесконтактные методы — Т. излучения, или пирометрия.
Общим и существенным для всех контактных методов измерения температуры является то, что всякий прибор, измеряющий температуру среды, должен находиться с ней в тепловом равновесии (см. Температура), то есть иметь одинаковую со средой температуру.
Основными узлами всех приборов для измерения температуры являются: чувствительный элемент, где реализуется термометрическое свойство, и связанный с ним измерительный прибор, который измеряет численные значения этого свойства.
В газовой Т. термометрическим свойством является температурная зависимость давления газа (при постоянном объёме) или объёма газа (при постоянном давлении), соответственно различают — газовый термометр постоянного объёма и газовый термометр постоянного давления. Термометрическое вещество в этих термометрах — газ, приближающийся по своим свойствам к идеальному. Уравнение состояния идеального газа pV = RT устанавливает связь абсолютной температуры Т с давлением р (при постоянном объёме V) или Т с объёмом V (при постоянном давлении). Газовым термометром измеряют термодинамическую температуру. Точность прибора зависит от степени приближения используемого газа (азот, гелий) к идеальному.
В конденсационных термометрах термометрическим свойством является температурная зависимость давления насыщенных паров жидкости. Чувствительный элемент — резервуар с жидкостью и находящимися с ней в равновесии насыщенными парами — соединён капилляром с манометром. Термометрические вещества — обычно низкокипящие газы: кислород, аргон, неон, водород, гелий. Для вычисления температуры по измеренному давлению пользуются эмпирическими соотношениями. Диапазон применения конденсационного термометра ограничен. Высокоточные термометры (до 0,001 град) служат для реализации реперных точек (см. Международная практическая температурная шкала).
В термометрах жидкостных термометрическим свойством является тепловое расширение жидкостей, термометрическим веществом — главным образом ртуть. При определении температуры не производят измерений объёма жидкости; для этого при изготовлении калибруют капилляр термометра в °С, то есть по его длине наносят отметки с интервалами, соответствующими изменению объёма при заданном изменении температуры. Точность термометра зависит от точности калибровки.
В термометрах манометрических, которые являются приборами технического применения, используются те же термометрические свойства, что и в жидкостных или газовых термометрах.
В термометрах сопротивления термометрическим свойством является температурная зависимость электрического сопротивления чистых металлов, сплавов, полупроводников; термометрического вещества выбираются в зависимости от области температурных измерений и требуемой точности. Для определения температуры по измеренному электрическому сопротивлению пользуются эмпирическими формулами или таблицами. Термометры для точных измерений (платина, легированный германий) градуируются индивидуально.
В термометрах термоэлектрических с термопарой в качестве чувствительного элемента термометрическим свойством является термо-эдс термопары; термометрические вещества разнообразны и выбираются в зависимости от области применения и требуемой точности. Для определения температуры по измеренной эдс также пользуются эмпирическими формулами или таблицами. В связи со спецификой термоэлектрического термометра (дифференциального прибора) его точность зависит от точности поддержания и измерения температуры одного из спаев термопары ("реперного" спая).
Измерительные приборы, которыми определяют численные значения термометрических свойств (манометры, потенциометры, логометры, мосты измерительные, милливольтметры и т. д.), называются вторичными приборами. Точность измерения температуры зависит от точности вторичных приборов. Термометры технического применения обычно индивидуально не градуируются и комплектуются соответствующими вторичными приборами, шкала которых нанесена непосредственно в °С.
В диапазоне криогенных (ниже 90 К) и сверхнизких (ниже 1 К) температур, кроме обычных методов измерения температур, применяются специфические (см. Низкие температуры). Это — магнитная термометрия (диапазон 0,006—30 К; точность до 0,001 град); методы, основанные на температурной зависимости Мёссбауэра эффекта и анизотропии g-излучения (ниже 1 К), термошумовой термометр с преобразователем на Джозефсона эффекте (ниже 1 К). Особой сложностью Т. в диапазоне сверхнизких температур является осуществление теплового контакта между термометром и средой.
Для обеспечения единства и точности температурных измерений служит Государственный эталон единицы температуры — кельвин, что позволяет в диапазоне 1,5—2800 К воспроизводить Международную практическую температурную шкалу (МПТШ) с наивысшей достижимой в настоящее время точностью. Путём сравнения с эталоном значения температур передаются образцовым приборам, по которым градуируются и проверяются рабочие приборы для измерения температуры. Образцовыми приборами являются германиевые (1,5— 13,8 К) и платиновые [13,8—903,9 К (630,7 °С)] термометры сопротивления, платинородий (90% Pt, 10% Rd) — платиновая термопара (630,7—1064,4 °С) и оптический пирометр (выше 1064,4 °С).
Лит.: Попов М. М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954; Методы измерения температуры. Сб., ч. 1—2, М., 1954; Температура и её измерение. Сб., пер. с англ., М., 1960; Сосновский А. Г., Столярова Н. И., Измерение температур, М., 1970.
Д. Н. Астров, Д. И. Шаревская.