В. А. Никитин с. В. Бойко

Стеклянные жидкостные термометры /32/

Благодаря сравнительно высокой точности, несложности устройства и дешевизне изготовления стеклянные жидкостные термометры являются наиболее распространенными приборами для измерения температур. В зависимости от требований, предъявляемых к термометрам, изготовляется много различных типов и разновидностей стеклянных жидкостных (в особенности ртутных) термометров, отличающихся конструкцией, размерами, пределами измерения и другими характеристиками. Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на зависимости между температурой и объемом термометрической жидкости, заключенной в термометре.

Основными элементами конструкции термометра являются: стеклянный резервуар с припаянными к нему стеклянным капилляром; термометрическая жидкость, заполняющая резервуар и часть капилляра; шкала, градуированная в градусах температуры, расположенная вдоль капилляра. При повышении температуры термометра объем жидкости увеличивается, что заметно по изменению длины столбика жидкости в капилляре.
Конструкция и виды.
Стеклянные жидкостные термометры по своей конструкции делятся на три вида: термометры со вложенной шкалой; палочные и термометры со вложенной шкалой; палочные и термометры с наружной шкалой.
В термометрах со вложенной шкалой прямоугольная шкальная пластина и капилляр заключены в стеклянную цилиндрическую (или овального сечения)
оболочку, припаянную к резервуару. Термометры со вложенной шкалой наиболее распространены, так как более удобны для применения. В палочных термометрах применяют массивные толстенные капиллярные трубки из которых выдувается и резервуар. Шкалу термометра наносят непосредственно на наружной стенке капилляра травлением или другим способом. По методу градуировки и применения стеклянные жидкостные термометры делятся на две группы: термометры, градуируемые при полном погружении, и термометры, градуируемые при неполном (рабочем) погружении.
Все рассматриваемые термометры по назначению и области применения могут быть разделены на следующие группы:
лабораторные общего и специального назначения; технические общего и специального назначения.
Термометрические жидкости.
В качестве основных термометрических жидкостей для заполнения стеклянных жидкостных термометров применяют ртуть, керосин, толуол, этиловый спирт, петролейный эфир и пентан. Температурные пределы применения этих жидкостей и их средние коэффициенты объемного теплового расширения приведены в таблице 17.6. Стекло по ГОСТ 1224-71.
Таблица 17.6 - Температурные пределы применения этих жидкостей и их средние коэффициенты объемного теплового расширения.

Термометрическая жидкость	Температурный предел применения, ^оС	Средний коэффи-циент объемного теплового расши- рения	Нижний верхний истинный видимый
Ртуть	-35+750(+1200)	0,00018	0,00016
Керосин	-20+300	0,00095	0,00093
Толуол	-80+100	0,00107	0,00107
Этиловый спирт	-80+70	0,00105	0,00103
Петролейный эфир	-120+25	0,00125	0,00150
Пентан	-200+20	0,00092	0,00090
Ртутно-таллиевая амаль- гама (Нg 91,5%, Т1 8,5%)	-59+20	0,00018	0,000016

В настоящее время все стеклянные жидкостные термометры изготовляются только из термометрических стекол.

Лабораторные термометры.
Лабораторные термометры общего применения предназначены для измерений температур в различных лабораторных и производственных условиях. Существуют четыре вида лабораторных термометров, характеристики которых представлены в таблице 17.7.
Таблица 17.7 – основные характеристики лабораторных термометров.

Вид термометров	Температурная область применения	Температурный интервал шкалы, ^оС	Цена деления шкалы, оС	Допустимая погрешность показаний, ^оС^*
I	10-60	15	4	0,01 ± 0,05
II	55-115	10	10	0,02 ± 0,1
III	140-300	8	20	0,05 ± 0,3
IV	300-500	4	50	0,1 ± 1,2

*) Указанные значения допустимых погрешностей действительны при вертикальном положении термометра и нормальном давлении.

Точные лабораторные стеклянные ртутные термометры изготовляются с большой длиной градусного интервала и малой ценой деления: 0,01; 0,02; 0,05 и 0,1°С.

Технические термометры.
Технические термометры общего применения предназначены для измерения температур в самых различных отраслях производства. По форме нижней части технические термометры делятся на прямые и угловые - с углом
изгиба 90 и 135 градусов. Допускаемая погрешность показаний технических термометров равна цене деления. Более подробно следует остановиться на характеристике электроконтактных термометров. По конструкции электроконтактные термометры делятся на два типа:

1. 
   ТЗК, замыкающие и размыкающие электрические цепи при одной, двух или трех заданных и определенных для каждого данного термометра температурах;
   
2. 
   ТПК с магнитной регулировкой контакта, замыкающие электрические цепи при любой температуре в пределах шкалы термометра.
   

Большинство термометров имеют вложенную шкалу, термометр ТС-12 и психрометры ПБУ-1М, ПС-14 - - прикладную, термометр ТЛ-3 - - палочного типа. Термометры кагатный ТС-5 и буртовой ТС-9 выпускаются соответственно в металлической и деревянной оправах. Термометр ТЛ-15 заполнен петролейным эфиром, а термометры ТП-10, ТП-11, ТС-2, ТС-3, ТС-4, ТС-5, ТС-7, ТС-8, ТС-9 -- толуолом, окрашенным в красный цвет.
Проверка термометров перед установкой
Перед установкой на технологическом оборудовании жидкостные стеклянные термометры расширения должны пройти стендовую поверку: внешний осмотр, поверку показаний и поверку постоянства показаний.
При внешнем осмотре проверяют: целостность стеклянной оболочки термометра и капилляра; закрепление шкалы (не должна перемещаться) и четкость надписей на ней; отсутствие разрывов столбика жидкости в капилляре и следов испарившейся жидкости на его стенках; состояние выводов электрических контактов для электроконтактных термометров.
При поверке жидкостных стеклянных термометров расширения используют термостат, в который погружают поверяемый термометр и образцовый термометр более высокого класса точности. Показания отсчитывают после легкого постукивания по термометрам.
Постоянство показаний термометра поверяют путем поверки положения его нулевой точки перед основной поверкой и сразу после нее, то есть после нагрева термометра до максимальной температуры. Постоянство показаний термометров, не имеющих нулевой точки, поверяют по нижней оцифрованной отметке шкалы.
К числу устранимых дефектов жидкостных стеклянных термометров расширения относят разрыв столбика жидкости в капилляре и наличие следов испарившейся термометрической жидкости на стенках капилляра. Для устранения этого дефекта термометр подвергают шестикратному нагреванию до максимальной температуры. Если при этом налет на стенках капилляра не исчезнет или обнаружится неустранимый разрыв столбика жидкости, то термометр заменяют новым. В некоторых случаях удается устранить дефекты, связанные с окислением контактов или разрывами электрической цепи электроконтактных термометров.
Жидкостные стеклянные термометры расширения, у которых при стендовой поверке выявлены неустранимые дефекты, признают негодными для дальнейшего использования и не ремонтируют.