Что используют в термометрах
Безртутный градусник – настоящая панацея или снова куча недостатков
Сегодня безртутные градусники начинают приобретать все большую популярность. Кто-то считает, что безртутные термометры и есть тот идеальный измеритель температуры, который, наконец, был изобретен. Давайте посмотрим на него повнимательнее и выясним, не преждевременны ли наши такие высокие его оценки.
Что находится внутри безртутного градусника
Всем нам хорошо известен основной недостаток ртутного градусника. Это, безусловно, опасная и токсичная ртуть. Безртутный градусник, как следует из его названия, не имеет ртути. Вместо этого он заполнен галистаном (из-за этого его еще иногда называют галистановый термометр). Галистан – это смесь трех металлов: галлия, индия и олова в определенной строго заданной пропорции. Эти металлы малотоксичны и достаточно безвредны для человека.
Еще преимущества безртутных медицинских термометров
Далее сбросить показания безртутного градусника весьма проблематично, особенно для детей и пожилых людей. Вот, что об этом пишут сами покупатели в одном из интернет-магазинов:
Ну и, конечно же, он имеет весь букет недостатков ртутного градусника. Он стеклянный, а значит хрупкий. Его также легко разбить. Безусловно, безртутный термометр достаточно точный градусник, при правильном применении измерить температуру подмышкой можно.
Кстати, покупая сегодня безртутный термометр можно легко нарваться на подделку. Видя выгоду от его более высокой цены, некоторые нечистоплотные продавцы продают ртутные термометры как безртутные. А теперь представьте, что произойдет, если вы разобьете такой градусник, думая, что он безопасен и нетоксичен. И заявленное время измерения в 3 минуты является слишком заниженным, точно измерить температуру тела подмышкой неважно ртутным или безртутным медицинским градусником, или электронным термометром можно только при длительном измерении. При измерении аксиллярно (в подмышечной области) время измерения определяется не техническими параметрами термометра, а параметрами подмышечной области: какая там начальная температура, как быстро увеличивется температура, когда вы плотно прижмёте руку. Вы можете проделать такой эксперимент. Прижмите руку плотно и подержите так минут десять. Потом быстро установите термометр. Время измерения составит 2…3 минуты. И не важно, чем вы пользуетесь, стеклянным градусником или электронным термометром.
Так стоит ли купить безртутный градусник?
Мы проанализировали сотни отзывов реальных покупателей безртутных термометров в интернет-магазинах и приведем сейчас типичный из них:
Отсюда вывод, если бы был электронный термометр, предназначенный для измерения аксиллярно (подмышкой), то это был бы лучший вариант, и точный, и безопасный.
Есть в России такой электронный термометр!
Конечно, такой термометр мог появиться только в России, где измеряют температуру подмышкой и где все стандарты рассчитаны именно на это. Ведь хорошо знакомая нам 36,6 – это именно нормальная температура подмышкой. Во рту нормальная температура другая и практически никто не знает, какая она должна быть.
Термометр RELSIB WT50 как и ртутный градусник измеряет температуру подмышкой с точностью 0,1 о С. И он, конечно же, безопасен, так как в электронном термометре ни о какой ртути не может быть и речи. Кроме того он имеет массу дополнительных возможностей.
Он изготовлен полностью из гипоаллергенного медицинского пластика без металлического наконечника, его легко мыть и дезинфицировать. Он передает измеренные показания на мобильный телефон, где их можно архивировать по датам или отправлять по электронной почте. Имеется функция прогнозирования температуры для ускоренного получения результата. Имеются два бесплатных мобильных приложения: универсальное Thermometer Smart Family для измерения температуры тела, воздуха и воды и специальное детское приложение Termosha.
И если раньше конкурентов у стеклянного градусника по точности фактически не было, то сегодня ситуация кардинально поменялась в лучшую сторону с появлением электронного термометра RELSIB WT50.
Медицинский термометр: какой выбрать для домашней аптечки?
Казалось бы, градусник — или, как его правильно называть, медицинский термометр — не самый сложный предмет. Попав некогда в домашнюю аптечку, он исправно служит годами, а то и десятилетиями, переходя от одного поколения домочадцев к другому. А если все же надо купить новый? Стоит в таком случае отдать предпочтение проверенному ртутному? Или лучше обратить внимание на более современные и, по идее, продвинутые альтернативы? Тем более что разнообразием предложений сегодня готовы удивить не только аптеки. Отвечаем на простые, но важные вопросы при помощи специалистов.
Какие градусники сегодня есть вообще?
Прежде всего, давайте договоримся: градусник — это все-таки весьма просторечное обозначение того устройства, которое применяют для измерения температуры тела, в том числе, в домашних условиях. Специалисты, включая врачей и работников аптек, оценят, если вы будете говорить о медицинских термометрах. А когда врач доволен, то и пациенту, как известно, легче.
Впрочем, другие специалисты — метрологи — наверняка тут же поправят снова. Метрологи отвечают за точность и достоверность результатов измерений. И в нашем случае поручиться они могут за лишь те термометры, которые подтвердили свои измерительные характеристики в ходе испытаний по утвержденным методикам. После чего сведения о них вносятся Росстандартом в государственный реестр средств измерений.
По части точности лидером остается старый добрый ртутный термометр. Помимо того, что показывает точно, он и стоит недорого. Его также любят за простоту использования: встряхнул, сунул под мышку и жди 5-10 минут — ничего сложного. Принцип действия этого нехитрого устройства известен всем, кто помнит уроки физики: он основан на температурном расширении жидкого металла в герметичной стеклянной колбе. Проблема в том, что ртуть, как, впрочем, и стекло, — не самый безопасный материал в бытовом применении, особенно когда речь идет о детском здоровье.
Альтернативой уже много лет служат электронные термометры. Если не брать в расчет более высокую стоимость, а также необходимость время от времени менять батарейку, то проблем с этими устройствами никаких. За исключением одной — они не гарантируют точность.
— Я, конечно, как и все рожденные в СССР, привыкла всю жизнь пользоваться ртутными градусниками. Но когда появился свой ребенок, из соображений безопасности обзавелась электронным термометром, — рассказывает Мария, молодая мама, сама работающая в системе здравоохранения. — Поначалу он казался очень удобным: не страшно уронить, результат выдает быстро. Но очень скоро его показания стали вызывать сомнения — несмотря на то, что фирма-производитель вроде бы солидная. Стала пробовать перемерять ртутным градусником — и каждый раз оказывалось, что его электронный «брат» здорово приуменьшает. А вскоре девайс и вовсе отдал концы. Вернулись к ртутному градуснику.
Другая, более технологичная и, соответственно, более дорогая альтернатива — инфракрасные термометры. На рост их популярности указывают, в частности, продавцы бытовой техники и электроники.
— Если обычный электронный градусник прочно ассоциируется с аптечными сетями и его чаще приобретают там, то инфракрасный термометр — это полноценное технологичное устройство, позволяющее, например, сохранить несколько десятков последних измерений. Само измерение занимает одну секунду, поэтому такие термометры пользуются большим спросом у молодых родителей, — рассказали в пресс-службе объединенной компании «Связной-Евросеть», одного из мировых лидеров по числу магазинов, торгующих технологичными гаджетами.
Впрочем, важно учесть, что к точности показаний этих приборов тоже могут возникнуть вопросы: в зависимости от того, куда направлен луч прибора, температура окажется разной. Поэтому для достоверности придется провести серию измерений — благо каждое действительно длится всего пару секунд, а в инструкции сказано, какие части тела для этого подходят лучше всего. А после — высчитать среднее арифметическое. Еще не рекомендуется использовать устройство рядом с источниками сильного электромагнитного излучения: например, придется отложить подальше сотовый телефон.
Выходит, ничего лучше ртутного термометра по-прежнему нет?
Многие медработники, с которыми удалось на этот счет пообщаться, действительно готовы под этим подписаться. Но не все. Например, педиатр медицинской компании DOC+ Наталия Кравец убеждена: использовать все же лучше электронные устройства, особенно если температуру приходится замерять детям — безопасность превыше всего. К электронным средствам измерений надо только приноровиться.
Например, взять за правило менять их один раз в год — такие термометры пока действительно быстро выходят из строя. Цену вопроса — от нескольких сотен до нескольких тысяч рублей — раз в год может себе позволить, пожалуй, каждая семья. Еще одна рекомендация — держать подальше от других устройств: практикующими врачами тоже замечено, что от такого соседства электронные измерители температуры портятся быстрее. Наконец, для большей точности показаний электронный термометр лучше держать под мышкой примерно столько же, сколько держат обычный ртутный градусник, не обращая внимания ни на какие сигналы, которые подает устройство. Многие, кстати, удивятся, когда при внимательном прочтении инструкции по эксплуатации найдут ту же рекомендацию.
С олдскульными ртутными есть еще одна загвоздка. В 2014 году Россия подписала Минаматскую конвенцию по ртути. Это международное соглашение предполагает, что уже в 2020 году подписавшиеся под ним страны должны прекратить производство, экспорт и импорт товаров, содержащих ртуть и ртутные соединения, признанные опасными для людей и окружающей среды.
Под запрет попали и ртутные медицинские термометры. Пока РФ не ратифицировала этот документ. Однако это вопрос времени, полагают на подмосковном заводе «Термоприбор» — единственном оставшемся в России предприятии, которое выпускает ртутные термометры. Из домашних аптечек их вряд ли начнут изымать, а вот из системы здравоохранения, в том числе негосударственных клиник, — вполне. Впрочем, ввиду вечной нехватки денег, солидного срока эксплуатации и не менее солидных запасов уже произведенных средств измерений логично предвидеть длительный переходный период. И лишь по его истечении ртутьсодержащие градусники окончательно уйдут в историю.
Как бы там ни было, уже готова вполне адекватная замена, даже внешне практически не отличимая от предшественника. Вместо ртути используется галистан — жидкий сплав галлия, индия и олова, не токсичный и безопасный для человека. Нертутные термометры уже активно продаются и применяются, в том числе в быту, поэтому их следовало бы упомянуть и раньше. Они обладают всеми преимуществами ртутных, включая точность показаний, за что, кстати, поручились метрологи. Недостатка у замены два. Корпус остался стеклянным, а значит, по-прежнему важно соблюдать осторожность при хранении и использовании. Хотя производитель уже создал линейку так называемых небьющихся градусников, обернутых в специальную прозрачную пленку во избежание разлета осколков при ударе. При этом цена у термометра нового поколения в несколько раз выше, чем у ртутного «предка»: на интернет-площадках стоимость одной штуки указана в диапазоне от 250 до 300 рублей, тогда как ртутный градусник все еще можно найти в аптеках менее чем за 50 рублей. Впрочем, вспомним, что куда менее надежные и точные альтернативы выходят и существенно дороже.
Так какой термометр все-таки выбрать?
Похоже, этот тот случай, когда, рассказав обо всех предложениях и постаравшись указать их главные плюсы и минусы, мы воздержимся от однозначных советов. Выбор устройства в итоге зависит сразу от нескольких факторов, среди которых на первом месте могут оказаться как цена и требуемая точность, так и вопросы безопасности и удобства. В том числе самого процесса покупки.
Грипп и ОРВИ: как правильно переболеть, а лучше не заразиться совсем?
И кстати, так ли уж важна точность измерений в быту? Задумаемся, для чего, собственно, нам чаще всего бывает нужно измерить температуру тела? Чтобы подтвердить подозрения, что с этой температурой, а значит, и с нашим здоровьем или здоровьем наших близких что-то не так.
Повышенная температура — один из верных симптомов заболеваний, для борьбы с которыми мы все равно обращаемся к медицинским работникам: хотя бы потому, что последние постоянно убеждают нас не заниматься самолечением.
И тогда логично оставить врачам, в том числе, заботы о точности измерений. Нам же в некоторых, а то и в большинстве ситуаций вполне можно обойтись не термометрами, а средствами индикации повышенной температуры: например, если недомогание наступило в поездке, в которую не каждый соберет полноценный «тревожный чемоданчик». Чтобы подтвердить сам факт, что температура тела выше нормы, подойдут даже самоклеящиеся полоски или кружочки — весьма неточные, но дешевые, компактные, легкие и удобные в использовании.
При подготовке публикации были использованы изображения с сайтов производителей и продавцов измерительных устройств.
Виды термометров и их предназначение
Сегодня практически невозможно представить себе жизнь без термометра. Конечно, о температуре на улице можно узнать из сводки погоды. Но как же определить уровень тепла в комнате, духовке, сушильной камере или теплице? Тут никак не обойтись без термометра.
Существует несколько их видов:
Жидкостные
Принцип действия такого прибора основан на эффекте расширения или сжатии жидкости, которая заполняет колбу и изменяет свой объем при колебании собственной температуры. Обычно, в него заливают ртуть или спирт, которые тонко реагируют на минимальное изменение тепла в окружающей среде.
Механические
Принцип работы прибора данного типа тоже основан на расширении. Но с его помощью определяется температура в зависимости от расширения биметаллической ленты или металлической спирали.
Такие термометры характеризуются высокой точностью, они надежны и просты в эксплуатации.
Как отдельную, самостоятельную модель их, правда, не используют, обычно они применяются в автоматизированных системах.
Газовые
Газовый тип температурного измерителя работает по тому же принципу, что и жидкостное устройство. В качестве рабочего вещества в нем используют какой-либо инертный газ.
Электрические
Работа такого измерительного прибора связана с зависимостью сопротивления используемого проводника от температуры. Известно, что сопротивление любых металлов линейно зависит от уровня их тепла. Более точные измерения можно получить, если заменить металлические проводники полупроводниками. Однако полупроводники в таких приборах практически не используют, поскольку зависимость между характеристиками полупроводника и уровня тепла нельзя выразить линейно и практически невозможно проградуировать приборную шкалу.
Оптические
Оптические приборы или пирометры позволяют узнать температуру по уровню светимости тела, анализу его спектра и некоторым другим параметрам. Это бесконтактный прибор, способный измерять, причем с точностью до нескольких градусов, уровень тепла в широчайшем диапазоне – от 100 до 3000 градусов. Чаще всего на практике мы встречаемся с инфракрасными бытовыми термометрами. Такие градусники очень удобны, поскольку позволяют безопасно, быстро и точно определять температуру тела человека.
Существуют и другие, более сложные температурные измерители, например, волоконно-оптические или термоэлектрические. Это очень чувствительные приборы, дающие точнейшие результаты измерения практически без ошибки.
Термометр и его разновидности
Термометр — это устройство, применяемое для измерения температуры. Его название произошло от двух греческих слов: «тепло» и «измеряю». Прибор позволяет фиксировать температуру разных сред: газов, жидкостей и твердых тел.
Все существующие термометры можно разделить на:
О каждом виде термометров и пойдет речь в статье. Но сначала об истории создания и о тех, кто создавал первые измерительные устройства.
История создания термометра
Считается, что первым человеком, который изготовил термометр, был итальянский физик эпохи Возрождения — Галилео Галилей. Хотя прямых доказательств этого нет. Однако об этом свидетельствовали последователи ученого, которые даже назвали год этого изобретения — 1597. Название у прародителя термометра было «термобароскоп» или «термоскоп».
Идея создания термоскопа пришла Галилею после изучения трудов греческого математика, жившего в I в.н.э, Герона Александрийского. Изначальным замыслом не предусматривалось измерение температуры. Устройство использовалось, чтобы демонстрировать подъем воды в зависимости от нагревания воздуха.
Термоскоп изготавливался из стеклянной трубки, полой, с одной стороны, и с припаянным шариком, с другой. Работало устройство следующим образом:
Измерить термоскопом температуру было невозможно. Он не был градуирован, да и уровень подъема воды зависел не только от степени нагрева воздуха, но и от окружающего давления. Почти через 60 лет после смерти Галилея (в 1657 году) его термоскоп усовершенствовали ученые из Флоренции.
Термоскопу добавили шкалу-бусины и герметично запаяли трубку, удалив из нее воздух, залив внутрь спирт и перевернув. До того, как стали использовать винный спирт, трубки лопались при замерзании воды. То, что именно спирт позволит сохранить целостность колбы при отрицательных температурах, предположил Фердинанд II — тосканский герцог. С 1654 года мастера стали заливать в термоскопы алкоголь.
Сосуд стал не нужен для работы прибора, поэтому от него избавились. В зависимости от температуры воздуха, бусины поднимались или опускались. А в качестве исходных точек для измерения использовали отметки, сделанные в самый жаркий и самый холодный дни года.
Наряду с Галилеем, первенство в создании устройств, которые фиксировали изменения температуры окружающего воздуха приписывают:
Хотя де Косс был лично знаком с Галилеем, поэтому мог увидеть его изобретение. Устройства других исследователей тоже были созданы по принципу термоскопа и зависели от температуры, так же, как и от атмосферного давления.
Впервые жидкостный термометр был описан флорентийцами в 1667 году. Сохранилось описание процедуры изготовления стеклянных колб стеклодувами. Этих мастеров называли «Confia». Несколько экземпляров флорентийских термометров можно и сегодня увидеть в музее Галилея. Эти устройства довольно большие по своим размерам и не отличаются точностью показаний. Хотя самые опытные мастера уже тогда умели так наносить шкалу градусов, что их термоскопы показывали одинаковую температуру. Измерить ими, что то еще, кроме температуры воздуха, было невозможно.
Следующим ученым, внесшим вклад в эволюцию термометра, стал французский ученый Гийом Амонтон, живший в 1663–1705 гг. Он стал измерять степень увеличения упругости воздуха, а не его расширение. Свои опыты Амонтон проводил, используя открытую трубу, изогнутую к нижней части и переходящую в замкнутую круглую полость. Подливая в трубку ртуть, ученый фиксировал изменения объема воздуха в зависимости от температуры.
Второй термометр Амонтона был герметичен и независим от окружающего давления. Его устройство включало в себя коленчатую трубку с раствором углекислого калия и нефтью, которая заканчивалась резервуаром с воздухом. Но этому сифонному барометру было еще очень далеко до совершенства современных термометров.
Тем, как выглядит современный термометр мы обязаны германскому ученому 18 века Габриэлю Фаренгейту. Начав с заполнения трубок спиртом, позднее он стал заполнять их ртутью. Фаренгейт установил ноль своей шкалы на отметке температуры смеси поваренной соли или нашатыря со снегом. Сделав градуирование, Фаренгейт установил, что вода начинает кипеть при 212⁰, а замерзает при 32⁰. Температура человеческого тела, при помещении термометра под мышку, составила 96⁰.
Метеоролог из Швеции Андерс Цельсий поставил точки кипения воды и таяния льда совсем не так, как это выглядит на современных градусниках. По его шкале вода закипала при 0⁰, тогда как лед начинал таять при 100⁰. Последователям оставалось лишь перевернуть шкалу, чтобы она приняла сегодняшний вид. Сделали это шведские ученые Карл Линней и Мортен Штремер. Кроме изобретения своей шкалы, Цельсий предсказал, что температура кипения воды может отличаться в зависимости от расположения местности относительно уровня моря. Зная этот уровень предполагалось проводить калибровку измерительных приборов.
Бытует мнение, что шкала должна называться именем Штремера и носит имя Цельсия из-за ошибки, допущенной химиком Иоганном Якобом в своей научной работе.
Еще одним человеком, оставившим след в истории создания измеряющего температуру устройства, является француз Рене Антуан Реомюр. Его работы стали причиной появления шкалы, градуированной в 80⁰. Несмотря на большой вклад в науку, прибор Реомюра не получил распространения и стал своеобразным шагом назад по сравнению с устройствами Фаренгейта. Фаренгейт и Реомюр стали последними, кто самостоятельно изготавливали свои термометры. После них этим стали заниматься ремесленники, зарабатывавшие на продажах устройств измерения температуры.
Виды термометров
Как уже говорилось, все термометры можно классифицировать в зависимости от устройства и принципа работы на жидкостные, механические, газовые, оптические, электронные.
Жидкостные
В принцип действия жидкостных термометров, как это понятно из их названия, заложено изменение объема жидкости, заполняющей столбик устройства, при понижении или повышении окружающей температуры. В качестве жидкости, чаще всего, используется ртуть или спирт. Кроме спиртов и ртути, применяют также:
Наиболее характерным жидкостным термометром является обычный градусник для измерения температуры тела. Подобные устройства можно встретить у многих людей, которым интересна температура в комнатах или в других помещениях, например, в сауне. Используются они и для термометрии на открытом воздухе.
В связи с тем, что ртуть представляет опасность для здоровья, ее использование постепенно подпадает под запрет. Сейчас в термометрах начинают использовать другие жидкие металлы и их сплавы, например, галистан, в в состав которого входят:
Такой наполнитель идеально подходит для замеров тел с высокой температурой. На замену ртутным градусникам все чаще приходят другие типы устройств, в том числе механические и электронные.
Механические
Такие термометры используют в качестве индикатора стрелку, закрепленную на спиральной пружине или биметаллической ленте. В зависимости от температуры пружина скручивается или разжимается, и стрелка движется вдоль шкалы с градусами. Такие градусники не отличаются точностью показаний и используются обычно в быту, когда максимальная точность не особо важна.
Следующей разновидностью являются газовые приборы.
Газовые
Устройства, использующие для определения температуры газов, основаны на принципе, изложенном в законе Шарля. В соответствии с ним в газах, остающихся в одном объеме, повышается давление при их нагревании. И, наоборот, давление газообразного вещества снижается, если оно остывает.
Исходя из установленной пропорции и замеряя повышение или понижение давления идеального газа, можно определить температуру измеряемой среды или вещества. Наиболее точные показания выдает термометр, где рабочим веществом является водород или гелий.
Оптические
Пожалуй, одними из самых востребованных на сегодня устройств измерения температуры являются оптические термометры. Они позволяют делать замеры на расстоянии, не соприкасаясь с телом или предметом измерения.
К такому виду относятся инфракрасные термометры, применяемые в медицине. Они улавливают тепловые, инфракрасные, лучи и, после их электронной обработки, выдают на дисплей температурный показатель. Своим принципом работы такие устройства схожи с тепловизорами, но отличаются более высокой точностью.
Еще одним поводом к тому, что такие приборы становятся все более востребованными, стал запрет на ртутные градусники. Уже с 2030 года в нашей стране будет запрещено использовать устройства для измерения температуры с ртутью в качестве рабочего вещества.
Электронные
Электронные термометры показывают температуру, оценивая изменение электрической сопротивляемости проводника, которая зависит от степени его нагрева. В более широкодиапазонных устройствах применяется термопара.
При этом учитывается разность потенциалов на контактах металлических проводников с отличающейся электроотрицательностью. Контактная разность меняется в зависимости от окружающей температуры. Самыми точными устройствами признаны те, в которых используется платиновая проволока или керамика с платиновым напылением.
Кроме приведенных устройств выделяют еще технические термометры, а также приборы для фиксации максимальной и минимальной температуры.
Технические термометры
Технические термометры нашли свое применение в различных сферах промышленности, начиная с сельскохозяйственной и заканчивая тяжелым машиностроением.
Среди них выделяют:
В зависимости от способа фиксации показателей, приборы измерения температуры могут классифицироваться как:
Примером максимального термометра служит градусник для измерения температуры тела. После того, как ртуть или жидкость поднимается по шкале, она остается на максимальном уровне, а не опускается вниз. Минимальные устройства фиксируются на минимуме температуры. Нефиксируемые изменяют свои показания в зависимости от интенсивности прогрева или остывания среды измерения.