Folyadék az üvegben hőmérő elve
A folyadék az üvegben hőmérő, a leggyakrabban használt eszköz a hőmérséklet mérésére, és olcsó elkészíteni és könnyen használható.
A folyadék az üvegben hőmérő egy üveggömböt tartalmaz, amely egy lezárt üvegcsőhöz (más néven szár vagy kapilláris cső) csatlakozik.
Egy nagyon vékony nyílás, úgynevezett furat, van a gömbből, és a cső közepén húzódik.
A gumó általában higannyal vagy vörös színű alkohollal van töltve, és a hőmérséklet emelkedésekor szabadon tágul és felemelkedik a csőbe, a hőmérséklet csökkenésekor pedig összehúzódik és lefelé mozog a csőben.
A Liquid In Glass Thermometerekben (LIG) a hőérzékeny elem egy beosztott üvegburokban lévő folyadék.
A hőmérséklet mérésére használt elv a folyadék látszólagos hőtágulása.
Egy tipikus folyadék az üvegben hőmérő az alábbi ábrán látható.
Az üvegcső hátterét fehér zománc borítja, az üvegcső eleje pedig egy nagyítót képez, amely felnagyítja a folyadékoszlopot, és megkönnyíti a hőmérséklet leolvasását.
A lenti ábrán (balra) egy teljesen üvegből készült hőmérőt ábrázolunk, amelynek skálája a szárba van vésve.
A folyadék üvegben lévő hőmérők törékenyek, ezért ipari használatra a hőmérőt védőházba szerelik, és a skálát egy külön lemezre vésik, amely a védőház része.
Egy ipari hőmérő az alábbi ábrán (jobbra) látható.
Ez főleg a következőkből áll:
- Egy gumó, amely a működő folyadék tartályaként szolgál, ahol az könnyen tágulhat vagy összehúzódhat a kapacitásban.
- Egy szár, “egy üvegcső, amely egy apró kapillárt tartalmaz, amely a gumóhoz csatlakozik, és alul egy gumóvá bővül, amely részben tele van a működő folyadékkal”.
- Hőmérsékletskála, amely alapvetően előre be van állítva vagy a szárra van nyomtatva a hőmérséklet-mérések megjelenítésére.
- Referenciapont, azaz kalibrációs pont, amely leggyakrabban a jégpont.
- Munkalég, amely általában vagy higany, vagy alkohol.
- Inert gáz, főként argon vagy nitrogén, amelyet a hőmérő belsejében a higany fölé töltenek, hogy csökkentsék annak elpárolgását.
Az üveghőmérőkben használt folyadékok
előnyök
A következők a fő előnyök, amelyek az üvegben lévő folyadékhőmérők használatához kapcsolódnak:
- Viszonylag olcsóbbak, mint más hőmérsékletmérő eszközök.
- Kézzelfoghatóak és kényelmesen használhatóak.
- Az elektromos hőmérőkkel ellentétben nincs szükségük tápegységre vagy akkumulátorokra a töltéshez.
- Sokszor alkalmazhatóak olyan területeken, ahol az áramellátás problémás.
- Nagyon jó ismételhetőséget biztosítanak, és a kalibrálásuk nem változik.
Korlátozások
A folyékony üvegben lévő hőmérők alkalmazása a következő korlátokat is magában foglalja:
- Az extrém magas vagy alacsony hőmérsékletű alkalmazásokhoz alkalmatlannak tekinthetők.
- Nem alkalmazhatók olyan területeken, ahol nagyon pontos eredményekre van szükség.
- Az elektromos hőmérőkhöz képest nagyon gyengék és érzékenyek. Ezért fokozott óvatossággal kell bánni velük, mert könnyen eltörhetnek.
- Mellett nem tudnak digitális és automatizált eredményeket szolgáltatni. Ezért használatuk olyan területekre korlátozódik, ahol csak a kézi leolvasás megfelelő, például egy háztartási hőmérő.”
- “A hőmérséklet-méréseket a levétel után azonnal fel kell jegyezni, mert az üveghőmérőt befolyásolhatja a környezeti hőmérséklet, a kezünkben tartott kéz által termelt hő, a tisztítás stb. Ezt a hőmérsékletet fel kell jegyezni, mert az üveghőmérő nem kínálja a mért hőmérséklet visszaidézését.”
- A hőmérséklet leolvasása az üvegben lévő folyadékkal működő hőmérőkön keresztül ragyogó látást igényel.
- Az üveghőmérőben lévő folyékony elem veszélyes vagy kockázatos lehet az egészségre az esetlegesen kiömlő vegyi anyagok miatt.
- Ezek a hőmérők a hőmérsékletet Celsius- vagy Fahrenheit-skálán jelzik. Így hőmérséklet-átváltásra lenne szükség, ha a hőmérsékletet más skálán szeretnénk leolvasni.
A folyadék az üvegben hőmérők típusai
A folyadék az üvegben hőmérőknek két fő típusa van, amelyeket az alábbiakban említünk:
- Az alkoholos hőmérők
- Az alkoholos hőmérők
A higanyos hőmérők
A hőmérők ezen típusát egy németországi fizikus, Daniel Gabriel Fahrenheit fejlesztette ki.
Ez egy üvegcsőbe töltött higanyból, mint folyadékból áll. Az üvegcső testén kalibrált jelek vannak elhelyezve, amelyek megkönnyítik a hőmérséklet leolvasását.
A hőmérő egyik végén egy gumó van kialakítva, amely a higany legnagyobb részét tartalmazza.
A higany méretének tágulása és összehúzódása az üvegcső rendkívül vékony furatában tovább fokozódik. Ez segíti a hőmérő érzékenységének növelését.
A higany feletti területet általában inert gázokkal, például nitrogénnel töltik ki. Ez a terület azonban üresen is hagyható.
Változatos típusú higany-üvegben hőmérők állnak rendelkezésre. “A maximumhőmérő a higanyos hőmérők egy különleges fajtája, amely úgy működik, hogy a nyakában, az izzóhoz közel egy szűkület van.”
A higany a hőmérséklet emelkedésével a tágulás ereje miatt a szűkületen keresztül felfelé kényszerül. Ha a hőmérséklet csökken, a higanyoszlop megtörik a szűkületnél, és nem tud visszatérni a gumóba, hanem mozdulatlanul marad a csőben.”
A maximumhőmérő segítségével meg lehet mérni a maximális hőmérsékletet egy előre meghatározott időtartamon belül.
A maximumhőmérő visszaállítása nagyon egyszerű folyamat, amelyhez csak a hőmérő éles lengése szükséges.
A higany fagyáspontja – 38,83°C, amelynél megszilárdul. Megszilárduláskor azonban nem eredményez tágulást, ezért nem áll fenn a hőmérőcső üvegtörésének veszélye.
Amikor a hőmérséklet emelkedik, az üvegcsőben lévő higany fölé töltött nitrogéngáz általában leereszkedik az oszlopon, és ott megreked.
Ez az egész művelet befolyásolhatja a hőmérő működését. Ennek a nehézségnek a kiküszöbölésére a higanyos hőmérőt be kell sikerülnie, ha a hőmérséklet – 37°C-ra csökken.
Azokon a területeken, ahol a felső hőmérsékleti határ – 38,83°C, olyan higany-tallium ötvözetű hőmérőt lehet alkalmazni, amelynek fagyasztó i.fagyáspontja – 61,1°C.
Alkoholtartalmú hőmérők
Az alkoholtartalmú hőmérők számos alkalmazásban felváltják a higanyos hőmérőket.
Az üvegcsövekbe töltött folyadékként alkoholt használnak. Az alkoholhőmérők hőmérséklet-mérési tartománya 115°C és 785°C között változik, ahol az előbbi az alkohol fagyáspontja, az utóbbi pedig az alkohol forráspontja.
A környezeti hőmérséklet mérésére szolgáló tipikus hőmérőnek -20°F és 120°F közötti hőmérséklet-tartományban kell mérnie a hőmérsékletet.azaz -30°C-tól 50°C-ig.
Az alkohol, mint illékony anyag, mechanikai ütés hatására a hőmérő oszlopának szétválását eredményezheti.
Az oszlop ezután újra összeilleszthető, ha a hőmérőt egy sok papírlappal borított fafelületen leejtjük. “Tartsa a hőmérőt függőleges helyzetben, a gumó végével lefelé, 4-6 hüvelykkel a papírral borított fa felület fölé, majd ejtse le.”
Amikor a hőmérő gumója a papírnak ütközik, a másik kezével fogja el a hőmérőt, hogy megakadályozza a törést. Kis mennyiségű alkohol megtapadhat a kapilláriscsőnek az alkoholoszlop feletti részén.”
A hőmérő magas hőmérsékletű része felmelegíthető egy izzólámpa alatt, amely lehozza az alkoholt az oszlopra.
A hőmérőt egy éjszakára függőlegesen is fel lehet szerelni, ami lehetővé teszi az alkohol visszahúzódását az oszlopba.
Ezt a hőmérőt soha nem szabad szétválasztott folyadékoszlopnál alkalmazni, mivel ez általában helytelen hőmérsékletméréshez vezet.
Szintén olvasható: Mi a hőmérséklet?