Приборы, служащие для измерения температур

Для измерения невысоких температур употребляются обычные комнатные ртутные или спиртовые термометры, хотя и не отличающиеся особою чувствительностью, но удобные по своей простоте; обычные продажные термометры не отличаются также и полною точностью, поэтому пред началом наблюдений следует всегда производить проверку их, сравнивая их с нормальным термометром; для этой цели термометры, вместе с нормальным, погружаются в большой сосуд с водою комнатной температуры и все замеченные при этом погрешности в показаниях отмечаются на каждом термометре и при дальнейших записях температур принимаются во внимание.

Ртутные и спиртовые термометры удобны для определения температур тел газообразных и жидких, для определения же температур твердых тел они мало применимы, так как трудно достигнуть того, чтобы ртуть или спирт термометра точно приняли температуру испытуемого тела, но для некоторых технических испытаний, допускающих неполную точность измерений, возможно для этой цели пользоваться и такими термометрами, помощью следующего приспособления: к поверхности тела, температуру которого желают определить, плотно прикрепляется при помощи суриковой замазки соответственно выдолбленный кусок пробки или каучука и в образовавшуюся таким образом чашечку между испытуемым телом и пробкою наливается ртуть, в которую и погружается шарик термометра; при этом ртуть в чашечке принимает температуру, весьма близкую к температуре испытуемого тела, почему показания термометра будут близко соответствовать действительной температуре тела; погрешность, получаемая при этом, не превышает обыкновенно 1°C.

Если требуются продолжительные наблюдения над изменением температуры, то для этой цели с большим удобством может быть применяем изображенный на черт. 443 термограф Ришара; термометр его А составлен из двух изогнутых и спаянных между собою металлических пластинок, имеющих разные коэффициенты расширения; термометр укреплен одним концом неподвижно, другой же конец его при помощи системы рычагов соединен со стержнем В, на конце которого укреплено перо С, соприкасающееся с бумагою, навернутою на цилиндре D; внутри последнего помещен часовой механизм, постепенно вращающий цилиндр D; в зависимости от изменения температуры спаянные пластинки разгибаются больше или меньше, при чем движение свободного конца термометра передается рычагами перу С, которое и вычерчивает на бумаге цилиндра кривую, соответствующую изменениям температуры; для удобства наблюдений бумага разграфлена горизонтальными линиями, соответствующими изменениям температуры на каждый градус, и частями дуг, очерченных радиусом, равным длине стержня В, на расстоянии, соответствующем перемещению бумаги в течение каждого часа. Термограф этот очень удобен и автоматически записывает все изменения температур воздуха в течение всего времени наблюдений.

рис. 443

При больших системах отопления их полезно снабжать еще такими термометрами, которые дают возможность иметь постоянный контроль за действием отопления в разных помещениях, не входя в последние; один из таких термометров (Сейкса), дающий возможность наблюдать на расстоянии допускаемую в помещениях высшую и низшую температуры, показан на черт. 444; он состоит из подковообразной стеклянной трубки, левый конец которой заполнен спиртом, а нижняя часть - ртутью; при изменении температуры происходит соответственное изменение объема спирта, вызывающее перемещение ртути, уровень которой в обеих частях трубки служит указателем температур; в точках а и с, до которых поднимается ртуть в правой и в левой части трубки при допускаемом высшем и низшем пределе температур, в трубку впаяны платиновые проволоки, соединяющиеся с одним из полюсов гальванической батареи, третья же платиновая проволока d, впаянная в нижнюю часть трубки и соприкасающаяся там со ртутью, соединяется с другим полюсом батареи; кроме того в цепь вводится электрический звонок, располагаемый в котельном помещении, или на центральной станции отопления. Очевидно, что если температура в помещении, где установлен термометр, перейдет через один из пределов, то вследствие передвижения ртути произойдет замыкание тока, причем звонок даст истопнику сигнал о происшедшей неисправности.

Из других приборов, дающих возможность наблюдать на расстоянии не только высший и низший предел температуры, но и всякое её изменение, - ниже описан индукционный термометр Менниха; он состоит из двух приборов - спирального металлического термометра (черт, 445), устанавливаемого в контролируемых помещениях, и контрольного указателя (черт. 446), устанавливаемого на центральной станции; на чертежах показан наружный вид приборов, внутреннее же их устройство почти одинаково: каждый из них состоит из двух катушек - внутренней и внешней, из которых внешняя укреплена неподвижно, а внутренняя может быть вращаемая и устанавливаемая под разными углами ко внешней; стрелка d металлического термометра Т насажена на ось внутренней его катушки, а такая же стрелка с внутренней катушки указателя может вращаться наблюдателем при помощи пуговки а. 

рис. 444

На черт. 447 показано взаимное расположение приборов; здесь I, II, ІII - катушки термометров, расположенных в разных помещениях, С - катушки указателя; обмотка наружных катушек всех приборов произведена последовательно, при чем в состав цепи их вводится еще гальванйческая батарея В и автоматический прерыватель U, обмотка же внутренних катушек произведена таким образом, что возбуждаемые в них индукционные токи имеют в термометрах и указателе противоположное направление, при чем в состав цепи внутренних катушек вводится также телефон Т, вешаемый на крючек отдельного коммутатора; включение в цепь того или другого термометра производится при помощи рукоятки k (на чертеже показано соединение с термометром II).

рис. 445

Замыкание тока производится снятием телефона с крючка коммутатора и если при этом обмотки внешних катушек указателя и соответственно включенного термометра будут находиться под одним и тем же углом к обмоткам внутренних катушек, то индукционные токи, возбуждаемые в последних, будут одной и той же силы и так как направление их противоположно, то они взаимно уничтожатся, почему телефон не обнаружит их присутствия; если же обмотки внутренних катушек будут находиться к внешним под разными углами, то в цепи внутренних катушек образуется индукционный ток, что будет сопровождаться шумом в телефоне; для того, чтобы шум прекратился - достаточно пуговкою а повернуть внутреннюю катушку указателя до тех пор, пока обмотка её не станет под тем же углом к наружной катушке, как и в термометре, при чем стрелка указателя покажет искомую температуру. Таким образом наблюдатель, слушая в телефон, легко может определить температуру, имеющуюся в каждом контролируемом помещении.

рис. 446

рис. 447

При необходимости измерения высоких температур, как например температур горючих газов в дымоходах или в топливниках, обыкновенные ртутные термометры могут быть применяемые лишь до известного предела, не превышающего температуры, при которой ртуть начинает превращаться в пар (около 250° С); впрочем ртутные термометры могут применяться и для измерения температур до 450° С., но для этой цели устройство их должно быть соответственно изменено; в термометрах, служащих для этой цели, свободная часть трубки заполняется газом, не действующим на ртуть (азотом или водородом), который, сжимаясь при поднятии ртути, давит на последнюю и тем повышает температуру её кипения, не оказывая при этом влияния на точность показаний термометра.

Для измерения более высоких температур употребляются преимущественно приборы, известные под названием пирометров. Один из таких пирометров (Штейнле и Гартунга), основанный также на расширении тел, показан на черт. 448; он состоит из трубки а, внутри которой помещен графитовый стержень с, упирающийся в нижний конец трубки, к верхнему же концу последней прикреплена коробка А с указателем температуры; графитовый стержень посредством железных трубок соединен с системою рычагов, помещенных в коробке А и сообщающихся со стрелкою указателя; при укорочении или удлинении стержня от изменения температуры - стрелка указателя вращается вправо или влево, на крышке же коробки изображены деления, соответствующие положению стрелки при разных температурах среды, в которой находится графитовый стержень. При наблюдениях прибор вставляется в испытуемую среду таким образом, чтобы в ней находился весь нижний конец трубки а при чем, по истечению 10 - 15 минут, когда стрелка указателя перестанет двигаться, показание её соответствует температуре испытуемой среды. 

рис. 448

Прибор этот дает достаточно точные показания, но не отличается постоянством действия, почему пред каждым наблюдением полезно делать проверку показаний его; проверка эта может быть произведена погружением части а в кипящую воду и соответственным установлением при этом стрелки на 100 С.; установление стрелки производится при помощи вращения винта d.

Кроме этих приборов для измерения высоких температур употребляются и другие, более точные, приборы, каковы воздушные периметры Зигерта-Дюрра и Виборга, пирометр Сименса, оптический пирометр и друг.