Большая Советская Энциклопедия (ТЕ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 177

  В качестве лабораторных иногда применяют индиевые Т. с. (4—300 К) и бронзовые Т. с. (1—4 К).

  Т. с. из полупроводников (композиционный углерод, легированный германий и др.) широко применяются для измерения низких температур (0,1—100 К) благодаря их высокой чувствительности. Т. с. этого вида представляют собой полупроводниковые пластинки (плёнки) различных габаритов и формы с приваренными металлическими выводами, помещаемые часто в защитную оболочку. В диапазоне температур 4,2—13,8 К применяют как особо точные германиевые Т. с. При температурах выше 100 К применение полупроводниковых Т. с. ограничено (сказываются их нестабильность и разброс индивидуальных характеристик, см. Терморезистор ).

  Лит. см. при ст. Термометрия .

  Д. И. Шаревская.

Общий вид платинового термометра сопротивления (а) и его чувствительный элемент (б): 1 — стальной чехол; 2 — чувствительный элемент; 3 — штуцер для установки термометра; 4 — головка для присоединения термометра к электроизмерительному прибору; 5 — слюдяной каркас; 6 — бифилярная обмотка платиновой проволоки; 7 — серебряная лента; 8 — слюдяная накладка; 9 — серебряные выводы.

Термометрия

Термометри'я (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).