玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應(yīng)的測溫原理:當(dāng)溫度變化時,玻璃球中的液體體積會發(fā)生膨脹或收縮,使進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化,從刻度上可指示出溫度的變化。
溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關(guān),靈敏度大,則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度,可增大測溫液的體積或減小毛細(xì)管的直徑。但增大測溫液的體積,不易于與被測物質(zhì)取得熱平衡,造成較大的滯后誤差,且容易使球部產(chǎn)生變形;而減小毛細(xì)管直徑則會使毛細(xì)管不易加工均勻,造成液柱上升不均勻,影響測量準(zhǔn)確性。因此,應(yīng)取適當(dāng)?shù)撵`敏度。
另外,溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數(shù)之差有關(guān),且成正比。一般均選取熱膨脹系數(shù)較大的液體作為測溫液,而玻璃的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。
玻璃液體溫度計的結(jié)構(gòu)基本上是由裝有感溫液(或稱測溫介質(zhì))的感溫泡、玻璃毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組成。感溫泡位于溫度計的下端,是玻璃液體溫度計感溫的部分,可容納絕大部分的感溫液,所以也稱為貯液泡。感溫泡或直接由玻璃毛細(xì)管加工制成(稱拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(稱接泡)。感溫液是封裝在溫度計感溫泡內(nèi)的測溫介質(zhì),具有體膨脹系數(shù)大,黏度小,高溫下蒸氣壓低、化學(xué)性能穩(wěn)定、不變質(zhì)以及在較寬的溫度范圍內(nèi)能保持液態(tài)等特點。常用的有水銀、甲苯、乙醇和煤油等有機液體。玻璃毛細(xì)管是連接在感溫泡上的中心細(xì)玻璃管,感溫液體隨溫度的變化在里面移動。標(biāo)尺是將分度線直接刻在毛細(xì)管表面,同時標(biāo)尺上標(biāo)有數(shù)字和溫度單位符號,用來表明所測溫度的高低。
(1)普通溫度表
為測量氣溫用的玻璃液體溫度表。主要由玻璃球、毛細(xì)管、刻度尺和外套管等組成(圖1所示)。玻璃球中充滿水銀,毛細(xì)管一端有一小口與玻璃球相連,另一端密封,部分液體進(jìn)入到毛細(xì)管中。毛細(xì)管后面襯有白瓷板,上面有溫度標(biāo)尺,并在毛細(xì)管外面套有較粗的玻璃管,用來保護(hù)毛細(xì)管。
普通溫度表的感應(yīng)部分通常做成圓球形,刻度分劃為0.2℃,實際觀測時讀數(shù)可估計到0.1℃。
?。?)溫度表
指用于測量某一時段中溫度的溫度表。亦用水銀作為測溫液,刻度分劃一般為0.5℃,讀數(shù)時也估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是,溫度表在球部和毛細(xì)管連接處有一狹窄的通道。這一窄道是通過在球部底壁中熔接長的圓錐形玻璃針伸至毛細(xì)管口而形成的。
?。?)溫度表
測溫液一般采用酒精。由于酒精的熱導(dǎo)系數(shù)較小,為了增大與空氣的接觸表面積,球部通常做成叉狀或圓柱狀。刻度分劃一般為0.5℃,讀數(shù)時可估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是,在毛細(xì)管酒精柱中安放了一個深色的、啞鈴形的游標(biāo)。
游標(biāo)在液柱內(nèi)可以移動,當(dāng)溫度降低時,酒精液面到達(dá)游標(biāo)頂端,液膜的表面張力克服了游標(biāo)與毛細(xì)管壁的摩擦力而將游標(biāo)拉向球部方向;當(dāng)溫度升高時,酒精會通過游標(biāo)與毛細(xì)管之間的狹縫逸出,而游標(biāo)與毛細(xì)管之間的摩擦力又足以使它在原地不動。游標(biāo)遠(yuǎn)離球部的一段就保持了溫度的示值。
測量時,溫度表也應(yīng)該橫放。
(4)曲管地溫表
地溫表有兩套,一套是曲管地溫表,用于測量地面以下5厘米、10厘米、15厘米、20厘米深度的土壤溫度;另一套為直管地溫表,用于測量40厘米、80厘米、160厘米、320厘米深度的土壤溫度。
曲管地溫表是一種表柱在刻度線以下彎成直角或任何其他適當(dāng)角度的玻璃水銀溫度表,通常彎曲成135°,如圖4所示。曲管地溫表用于測量深度為20厘米或少于20厘米深的土壤溫度。溫度表的球部埋入地下到需要的深度,直接在溫度表上讀取示值。
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