Termomeeter

Allikas: Vikipeedia
Elavhõbetermomeeter

Termomeeter on mõõteriist, millega mõõdetakse gaaside, vedelike, materjalide või elusorganite temperatuuri. Temperatuuri mõõtmiseks peab termomeeter olema viidud mõõdetava objektiga soojuslikku kontakti.

Termomeetreid eristatakse nii ehituse kui temperatuuri mõõtmise tehnika poolest. Termomeetreid liigitatakse järgmiselt: klaastermomeetrid (ehk kraadiklaasid ehk vedeliktermomeetrid), manomeetrilised termomeetrid, dilatomeetrilised termomeetrid ja termoelektrilised termomeetrid.

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

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

Sõna päritolu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sõna võttis prantsuskeelsena (thermometre, praeguses kirjaviisis thermomètre) 1624 kasutusele Jean Leuréchon. Ta moodustas need vanakreeka sõnadest thermos 'soe' ja metron 'mõõt' pärinevatest koostisosadest.

Temperatuuri mõõtmise ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Galileo termoskoop

On teada, et õhutemperatuuri erinevusi mõõtis õhktermoskoobiga 4. sajandil eKr Philo Bütsantsist ja 3. sajandil eKr ehitas Ctesibius vedelik-termoskoobi.

Galileo Galilei ehitas oma temperatuuri mõõtmise seadme umbes 1597. aastal. Sellel ajal nimetati seda seadet õhk-termoskoobiks. 1611 aastal kalibreerib Galilei termoskoobi Sanctorius, võttes miinimumpunktiks lume sulamise ja maksimumiks küünla leegi temperatuuri. Esimesed teated vesitermomeetrist pärinevad aastast 1632, mis on Jan Rey vedeliktermobaromeeter. Alkohol- ehk piiritustermomeetri valmistas 1650. aastal Toskaana hertsog Ferdinand II. Elavhõbetermomeeter on olemas 1657. aastast. 1672 valmistatakse Hubini poolt elavhõbe vasknitraat termomeeter. 1695. aastal katsetab Guillaume Amontonsi oma kolme vedeliku termomeeterit. 1701. aastal fikseerib taanlane Ole Christensen Rømer termomeetri reeperpunktid, milleks on vee keemine, mis võrdub 60 ühikuga, ja vee külmumine, mis on võrdne -75 ühikuga.

Termomeetrite skaalad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Termomeetri temperatuuriskaala astmik põhineb mingil kindlal füüsikaseadusel. Rømeri, Fahrenheiti, Réaumuri ja Celsiuse termomeetrite skaalad soojuspaisumisel ning Kelvini ja Rankine'i skaalaga termomeetrid termodünaamika II seadusel.

Fahrenheiti skaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mõnedes riikides kasutatakse Daniel Gabriel Fahrenheiti poolt 1714. aastal leiutatud skaalaga termomeetreid. Nendel termomeetritel on skaala jaotatud Fahrenheiti kraadideks ja sübmboliks on °F. Fahrenheiti termomeetrid oli ka Eestis kasutusel kuni 1940. aastani.

1 °F = °C *(9/5) + 32

Réaumuri skaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

Rene Antonie de Réaumuri termomeeter ehk piiritustermomeeter mille skaala on jagatud 80 võrdseks osaks ehk Réaumuri kraadiks, mis võeti kasutusele 1730. aastal ja sümboliks on °Re. Réaumuri skaalal on jää sulamistemperatuur 0 kraadi ja vee keemistemperatuur 80 kraadi.

1 °C = 0,8 °Re

Celsiuse skaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

1742. aastal võttis Anders Celsius kasutusele 100ks jaotatud skaalaga termomeetri, millel vee keemispunkt on 0 ja jää sulamispunkt -100 kraadi. Kuna sellist skaalat oli praktikas ebamugav kasutada, keeras Karl Linne 1745. aastal selle skaala ringi, võttes jää sulamistemperatuuri võrdseks 0 kraadiga ja vee keemispunkti +100 kraadi. Sellisest termomeetrist sai kõige enim kasutatava skaalaga termomeeter, mille skaala on jagatud Celsiuse kraadideks ning sübmboliks on °C. Celsiuse skaala on Fahrenheiti skaalaga seotud järgmise valemiga:

1 °C *(9/5) - 32 = 1 °F

Kelvini skaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

1851. aastal võtis inglise füüsik William Thomson (lord Kelvin) kasutusele absoluutse temperatuuriskaalaga ehk Kelvini skaalaga termomeetri, mis kuulub termodünaamilise skaalaga termomeetrite hulka. Absoluutse temperatuuriskaala järgi võib temperatuur olla ainult positiivne.

Kelvini kraadist, mille sübmboliks on K sai ka SI-süsteemi temperatuuri mõõtühik kelvin.

Üks kelvini skaala jaotus on võrdne ühe Celsiuse skaala jaotusega.

1 K = 1 °C.

Kelvini skaala on Celsiuse skaalaga seotud järgmiselt:

K = °C + 273,15

Rankine'i skaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

William John Macquorn Rankine'i poolt 1859. aastal kaustusele võetud termodünaamiline temperatuuriskaala kasutab sama jaotust nagu Fahrenheiti skaala, kuid Rankine'i skaala null-punkt on ühtlasi absoluutseks nullpunktiks. Vee kolmikpunkt on sellel skaalal 491,688 °R. Rankine'i temperatuuri sübmboliks on °R vahel ka °Ra. Kelvin ja Rankine'i kraad on omavahel seotud järgmiselt:

1 K = 9/5 °R

Celsiuse kraadiga järgmiselt:

1 °C = 5/9 °R - 273,15

Rahvusvaheline temperatuuriskaala[muuda | redigeeri lähteteksti]

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

Rahvusvaheline praktiline temperatuuriskaala, mille sisuks on 17. loodusliku etaloniga referenspunkti vahemikus 3K – 1358K, mis on sobitatud 17. punktis Celsiuse skaalasse. Referenspunktideks on madalatel temperatuuridel gaaside kolmikpunktid ja kõrgetel metallide sulamistemperatuurid. Viimane vastuvõetud temperatuuriskaala defineerib nii rahvusvahelise Kelvini temperatuuri, mille tähiseks on T_{90} ja sümboliks K, kui 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 erinevatel skaaladel normaaltingimustes on:

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

Klaas- ehk vedeliktermomeeter[muuda | redigeeri lähteteksti]

Klaastermomeeter ehk kraadiklaas koosneb vedeliku reservuaarist ehk anumast ja selle küljes olevast ühtlase siseläbimõõduga kapillaartorust. Paisuva vedelikuga, mis võib olla elavhõbe, etanool, metüülbenseen või gallium, täidetakse anum. Reservuaar koos skaalaga varustatud kapillaartoruga on klaaskestas, mis võib vastavalt vajadusele olla väga erineva kuju või suurusega. Vedeliktermomeetrite mõõtepiirkond on vahemikus -80 °C – +600 °C. Erandjuhtudel aga kuni +1200 °C.

Manomeetriline termomeeter[muuda | redigeeri lähteteksti]

Manomeetriline termomeeter koosneb kinnisest süsteemist, mille põhiosadeks on termoballoon, ühendustorustik, mille pikkus ei ole määratletud, ja temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalaga manomeeter. Manomeetriga mõõdetakse süsteemi täiteainega, milleks võib olla gaas, vedelik või aur, toimuvaid rõhu muutusi. Termomeetri suletud ruumis oleva jääva ruumala korral on rõhu muutus sõltuvuses ainult mõõtekohas toimuvast välistemperatuuri muutusest. Eriti täpsete mõõtmiste puhul kasutatakse täiteaineks gaasi. Manomeetriliste termomeetrite mõõtepiirkond on 0 °C – +300 °C.

Dilatomeetriline termomeeter[muuda | redigeeri lähteteksti]

Dilatomeetriline termomeeter ehk bimetalltermomeeter koosneb kahest erineva joonpaisumisega metallvardast ehk termobimetallist, ülekandemehhanismist, osutist ja temperatuuriskaalast. Erineva joonpaisumisteguri tõttu muudab bimetall temperatuuri muutudes oma kuju ning liigutab ülekandemehhanismi abil osutit.

Termoelektriline termomeeter[muuda | redigeeri lähteteksti]

Termoelektrilised termomeetrid jagunevad omakorda tajuri tüübi järgi. Tajuriteks võivad olla nii termopaar, termotakisti või mingi muu elektriline termoelement.

Termopaartermomeetrite puhul kasutatakse mõõteriistaks temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalaga millivoltmeetrit või potentsiomeeterit. Termopaar, mis koosneb kahest erinevast metallist juhtmepaarist (kulla ning raua sulam ja vask, vask ja konstantaan, kromell ja kopell jne), mis ühendatakse ühest otsast kokku ja millede ühendukoht pannakse temperatuuri mõõtmise kohta. Termopaari vabade otste vahel tekkib termopinge, mis on otseses sõltuvuses temperatuuri muutumisest liitekohas ja mida mõõdetakse millivoltmeetri või mõne teise mõõteriistaga. Täpismõõtmistel kasutatakse differensiaaltermopaari (kahte termopaari) mille ühte termopunkti hoitakse püsitemperatuuril näiteks sulavas jääs. Erinevate termopaaridega saab mõõta temperatuure vahemikus -270 °C – +2500 °C.

Takistustermomeetrite puhul kasutatakse mõõteriistaks temperatuuri ühikutesse gradueeritud skaalaga logomeetrit või mõõtesilda.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]