Вимірювання температури – одна з фундаментальних потреб людства, яка впливає на всі сфери життя від медицини до промисловості. «Виміряти – означає дізнатися. Те, що не можна виміряти, не можна покращити» — казав лорд Кельвін (1824-1907), фізик та інженер, чиє ім’я увічнено в абсолютній шкалі температур.
Термометр – це пристрій, який перетворює фізичні зміни в матеріалах (розширення рідин, зміну електричного опору, інтенсивність інфрачервоного випромінювання) в числові показники температури. Принцип роботи більшості термометрів заснований на фізичних законах, згідно з якими речовини реагують на зміну температури передбачуваним чином.
У цій статті наші експерти розкриють секрети того, як різні типи термометрів визначають температуру, розкажуть про їхні види та сфери застосування – від простих побутових приладів до спеціалізованих датчиків, що використовуються в промисловому обладнанні, такому як чилер чи системи клімат-контролю, а також допоможуть вибрати оптимальний прилад для конкретних завдань.
Содержание
Де застосовується термометр: від медицини до космосу
Термометр сьогодні використовується практично в усіх сферах людської діяльності, починаючи від простого вимірювання температури тіла в домашніх умовах і закінчуючи високоточними процесами в наукових лабораторіях і космічній техніці.
У медицині температурні вимірювання вважаються одним із основних діагностичних показників. Новітній електронний термометр забезпечує швидке і точне визначення температури тіла, що критично важливо при діагностиці багатьох захворювань.
Читайте також: датчик температури для електронного термометра
У промисловості термометри використовуються для контролю технологічних процесів, забезпечення безпеки та якості продукції. Особлива роль належить високотемпературним термометрам у металургії та енергетиці, де точність вимірювань безпосередньо впливає на ефективність виробництва.
Застосування термометрів у різних галузях
Галузь застосування | Мета використання | Вигода | Рекомендації щодо підбору |
Медицина | Діагностика захворювань | Раннє виявлення хвороб | Для дому обирайте електронні термометри з точністю ±0,1°C |
Харчова промисловість | Контроль якості та безпеки | Запобігання псуванню продуктів | Потрібні водонепроникні моделі зі швидким відгуком |
Системи опалення | Регулювання температури | Економія енергії до 30% | Для “розумного будинку” підійдуть Wi-Fi термометри з віддаленим керуванням |
Лабораторії | Наукові дослідження | Достовірність експериментів | Потрібна висока точність (±0,01°C) і широкий діапазон |
Сільське господарство | Моніторинг мікроклімату | Підвищення врожайності | Обирайте вологозахищені моделі з можливістю запису даних |
Холодильне обладнання | Підтримання потрібної температури | Збереження продуктів і ліків | Рекомендуються моделі з сигналізацією при виході з діапазону |
Види термометрів: рідинні, електронні та інфрачервоні
Термометр існує в різних конструктивних виконаннях, кожне з яких має свої переваги та обмеження. Вибір конкретного типу залежить від завдання, умов експлуатації та необхідної точності вимірювань:
- Рідинні термометри працюють на принципі теплового розширення рідини (зазвичай ртуті або спирту) в герметичній скляній трубці. При нагріванні об’єм рідини збільшується, і вона піднімається по капіляру. Читайте детальніше про ртутний термометр
- Електронні термометри використовують зміну електричних властивостей матеріалів при зміні температури. Найбільш поширені термістори (напівпровідникові резистори, що змінюють опір) і термопари (два різних метали, що створюють напругу, залежну від температури).
- Безконтактний термометр працює на основі вимірювання інтенсивності інфрачервоного випромінювання від об’єкта. Оскільки всі тіла з температурою вище абсолютного нуля випромінюють інфрачервоні хвилі, їхню інтенсивність можна використовувати для визначення температури без прямого контакту з об’єктом.
Види термометрів та їхні особливості
Тип термометра | Особливості |
Рідинні (ртутні) | Висока точність, не потребують електроживлення, широкий діапазон вимірювань |
Рідинні (спиртові) | Безпечність, яскраве забарвлення для кращої видимості, працюють при низьких температурах |
Електронні (термісторні) | Швидке вимірювання, цифровий дисплей, компактність, пам’ять для зберігання вимірювань |
Електронні (термопарні) | Широкий діапазон вимірювань (до 1600°C), висока надійність у промислових умовах |
Безконтактні інфрачервоні | Вимірювання без дотику, безпечність, миттєвий результат |
Біметалеві | Простота, надійність, не потребують обслуговування, використовуються в термостатах |
Термоіндикатори (наклейки) | Одноразові, візуальний контроль граничних температур, низька вартість |
Історія термометра: шлях від Галілея до цифрових технологій
Термометр має багату історію розвитку, яка почалася на початку XVII століття з винаходу Галілео Галілеєм термоскопа – пристрою, що демонструє зміни температури, але не вимірює її кількісно.
Перший запечатаний прилад з рідиною (спиртом) був створений Фердинандом II Медічі в 1654 році. Але справжній прорив відбувся в 1714 році, коли німецький фізик Даніель Фаренгейт винайшов ртутний термометр і розробив температурну шкалу, названу його ім’ям.
У 1742 році шведський астроном Андерс Цельсій запропонував стоградусну шкалу, де за 0° була прийнята температура кипіння води, а за 100° – температура її замерзання (згодом ці точки поміняли місцями).
XX століття принесло революцію у вигляді електронних термометрів, які поступово витісняли традиційні ртутні через точність, безпечність і зручність використання. А з розвитком інфрачервоних технологій з’явився безконтактний термометр, що став особливо затребуваним у медицині та промисловості.
Читайте також: перевірка показників термометрів у холодильних і морозильних камерах
Провідні світові виробники термометрів
- Braun (Німеччина) — преміум-сегмент
- Omron (Японія) — преміум-сегмент
- Microlife (Швейцарія) — стандарт-сегмент
- Beurer (Німеччина) — стандарт-сегмент
- Geratherm (Німеччина) — економ-сегмент
- Thermoval (Австрія) — економ-сегмент
- Citizen (Японія) — економ-сегмент
Як працює термометр: розширення, опори і датчики
Термометр функціонує завдяки фізичним властивостям матеріалів, які передбачувано змінюються зі зміною температури.
Термометр електронний працює на основі зміни електричного опору матеріалів при зміні температури. Термістор – напівпровідниковий елемент, опір якого зменшується (негативний температурний коефіцієнт) або збільшується (позитивний температурний коефіцієнт). Мікроконтролер вимірює цей опір і перераховує його в градуси.
Термопари – ще один тип датчиків для електронних термометрів, заснований на ефекті Зеєбека: якщо з’єднати два різних метали, на їхньому контакті виникає термоЕРС, пропорційна різниці температур.
Безконтактні термометри використовують особливі датчики, що вловлюють інфрачервоне випромінювання об’єкта. Оскільки інтенсивність цього випромінювання прямо пов’язана з температурою, спеціалізована оптика та електроніка перетворюють отриманий сигнал у числове значення без необхідності фізичного контакту.
Провідні виробники термометрів на ринку
Бренд | Країна походження | Цінова категорія | Рекомендовані умови експлуатації |
Braun | Німеччина | Преміум | Медичні заклади, домашнє використання з максимальною точністю |
Omron | Японія | Преміум | Клініки, кабінети лікарів, вимогливі домашні користувачі |
Microlife | Швейцарія | Стандарт | Сімейне використання, невеликі медичні кабінети |
Beurer | Німеччина | Стандарт | Домашнє використання, спортивні заклади |
Geratherm | Німеччина | Економ | Базові домашні вимірювання, школи, дитячі садки |
Thermoval | Австрія | Економ | Бюджетний сегмент для домашнього використання |
Citizen | Японія | Економ | Прості вимірювання в домашніх умовах, офіси |
Як вибрати термометр: призначення, точність, зручність
Термометр слід вибирати відповідно до конкретних завдань вимірювання та умов експлуатації. Для вимірювання температури тіла в домашніх умовах оптимальним вибором буде електронний термометр з точністю не менше ±0,1°C і часом вимірювання до 60 секунд. Для сімей з маленькими дітьми особливо зручні безконтактні прилади.
При виборі звертайте увагу на діапазон вимірювань – він має відповідати вашим потребам. Для медичних вимірювань достатньо діапазону 35-42°C, але для кулінарії може знадобитися термометр, що працює в діапазоні від -50 до +300°C.
Важливими характеристиками також вважаються:
- час відгуку;
- можливість збереження вимірювань у пам’яті;
- водонепроникність;
- тип дисплею;
- зручність зчитування показань, особливо в умовах поганого освітлення.
Для професійного використання обирають прилади з відповідними сертифікатами, можливістю калібрування та підключення до систем збору даних.
Вартість і ефективність: як термометр впливає на бюджет
Термометр – це інвестиція в здоров’я, комфорт і безпеку, і його вартість безпосередньо залежить від технології вимірювання, точності та додаткових функцій. Преміальні пристрої зазвичай забезпечують вищу точність, надійність і довговічність. Наприклад, професійні медичні термометри проходять сувору сертифікацію та калібрування, що гарантує достовірність показань.
«Економія на інструментах вимірювання – це хибна економія. Неточний термометр може призвести до неправильного діагнозу або зіпсованого продукту, що в кінцевому підсумку обійдеться дорожче» — зазначав Норман Фостер (нар. 1935), архітектор та інженер, відомий увагою до технічних деталей.
Підсумки: точність вимірювання як запорука безпеки та контролю
Термометр забезпечує контроль над критичними параметрами в медицині, промисловості, побуті та науці. Розуміння принципів роботи різних типів цих приладів і їх правильний вибір для конкретних завдань – запорука точних вимірювань і, як наслідок, правильних рішень. Нинішні технології пропонують широкий спектр пристроїв від простих механічних до складних електронних систем з можливістю віддаленого моніторингу.
«Точне вимірювання – це відправна точка для прогресу. Якщо ви не можете виміряти проблему, ви не можете її вирішити» — сказав Білл Гейтс (нар. 1955), засновник Microsoft і філантроп, у своєму виступі на Всесвітньому економічному форумі в 2015 році.
