Τρίτη, 19 Ιουνίου 2012

Θερμόμετρο


Τι είναι το θερμόμετρο;

Θερμόμετρο τοίχου
Θερμόμετρο τοίχου
Θερμόμετρα ονομάζονται γενικά τα όργανα μέτρησης της θερμοκρασίας των διαφόρων σωμάτων. Τα θερμόμετρα βασίζονται στις ιδιότητες που έχουν διάφορα σώματα, τα λεγόμενα και "θερμομετρικά" να διαστέλλονται ή να συστέλονται και γενικά να μεταβάλλουν σχήμα ή όγκο ανάλογα: με την αυξομείωση της θερμοκρασίας, ή και με την υπόθεση ότι οι πιέσεις αερίου σταθερού όγκου είναι ανάλογοι της θερμικής κατάστασης αυτού, ή επί της μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης διαφόρων μετάλλων, ακριβώς λόγω της μεταβολής της θερμοκρασίας τους, ή τέλος επί της αρχής της μεταβολής ακτινοβολίας ενός σώματος συνεπεία αυξομείωσης επίσης της θερμοκρασίας του.


Τα πρώτα θερμόμετρα

Τα πρώτα θερμόμετρα ονομάσθηκαν θερμοσκόπια από τους αρχαίους Έλληνες Ήρωνα και Φίλωνα που φέρονται να είχαν επινοήσει τέτοια όργανα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Ως νεότεροι εφευρέτες του σύγχρονου θερμομέτρου αναφέρονται πολλοί.


Το θερμοσκόπιο του Γαλιλαίου

Το θερμοσκόπιο του Γαλιλαίου
Το θερμοσκόπιο του Γαλιλαίου
Το 1593, ο Γαλιλαίος εφηύρε ένα στοιχειώδες θερμοσκόπιο νερού, το οποίο, για πρώτη φορά, δίνει τη δυνατότητα να μετρηθούν οι μεταβολές της θερμοκρασίας. Πρόκειται για το πρώτο όργανο με το οποίο κατάφερε ο άνθρωπος να συγκρίνει ανάμεσα στο κρύο και το ζεστό χωρίς την παρεμβολή του ανθρωπίνου αισθήματος. Η λειτουργία του θερμοσκοπίου βασίζεται στην αρχή της διαστολής του αέρα μέσα σε ένα σωλήνα. Αυτή η αρχή ήταν γνωστή στους αρχαίους Έλληνες.


Το θερμοσκόπιο του Σαντόριο

Το 1612, ο Ιταλός Σαντόριο ήταν ο πρώτος που σκέφθηκε να προσαρμόσει μια αριθμητική κλίμακα στο θερμοσκόπιο, η οποία είχε σαν πρακτική αξία μόνο την επισήμανση θερμοκρασιακής διαφοράς, μια και εκείνη την εποχή δεν υπήρχε μονάδα και κλίμακα μέτρησης.

Τα δύο αυτά όργανα, του Γαλιλαίου και του Σαντόριο, δεν ήταν πολύ ακριβή.


Το θερμόμετρο του Γαλιλαίου

Λιγότερο γνωστό είναι το «θερμόμετρο του Γαλιλαίου» που επινοήθηκε από τον Ιταλό επιστήμονα και βασίζεται στη γνωστή Αρχή του Αρχιμήδη. Είναι ένα θερμόμετρο που κατασκευάζεται από ένα σφραγισμένο γυάλινο κύλινδρο που περιέχει διαυγές υγρό και μια σειρά από αντικείμενα των οποίων η πυκνότητα αυξάνεται ή μειώνεται με τις αλλαγές της θερμοκρασίας.


Πως λειτουργεί το θερμόμετρο του Γαλιλαίου

Το θερμόμετρο του Γαλιλαίου
Το θερμόμετρο του Γαλιλαίου
Στο υγρό του γυάλινου κυλίνδρου αιωρείται μια σειρά βαρών. Συνήθως αυτά τα βάρη είναι σφαιρίδια με έγχρωμο υγρό για το αισθητικό αποτέλεσμα. Καθώς το υγρό στον κύλινδρο με τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, αλλάζει την πυκνότητά του, η κάθε αιωρούμενη σφαίρα είναι ελεύθερη να κινηθεί και να φτάσει δε μία θέση όπου είτε η πυκνότητά της να είναι ίδια με αυτή του περιβάλλοντος υγρού ή να ανακοπεί από άλλες σφαίρες. Εάν οι σφαίρες διαφέρουν σε πυκνότητα κατά ένα πολύ μικρό ποσό και ταξινομηθούν κατά τρόπο ώστε η λιγότερο πυκνή να είναι στην κορυφή και η πιο πυκνή στο κάτω μέρος, μπορούν να σχηματίσουν μια κλίμακα θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία είναι συνήθως διαβάζεται από ένα εγχάρακτο μεταλλικό δίσκο προσαρτημένο σε κάθε επιπλέουσα σφαίρα. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος θα είναι αυτή της σφαίρας που αιωρείται στη μέση της γυάλινης στήλης. Ο μηχανισμός λειτουργίας είναι απλοϊκός αλλά λίγο δυσνόητος για όσους δεν έχουν τις σχετικές γνώσεις φυσικής. Το όμορφο αισθητικό αποτέλεσμα όμως είναι εύληπτο από όλους.


Το πρώτο γυάλινο θερμόμετρο

Το 1654, το πρώτο γυάλινο θερμόμετρο, το οποίο περιείχε υγρό μέσα σε γυαλί, εφευρέθηκε από τον Μέγα Δούκα της Τοσκάνης, τον Ferdinand II. Ο Δούκας χρησιμοποίησε την αλκοόλη ως το υγρό που έβαλε στο θερμόμετρο. Ωστόσο, ήταν ακόμη ανακριβές και δεν χρησιμοποιούσε τυποποιημένη κλίμακα.


Το θερμόμετρο του Φαρενάιτ

Θερμόμετρο Φαρενάιτ-Κελσίο
Θερμόμετρο Φαρενάιτ-Κελσίου
Το 1709 ο Γερμανός Γκάμπριελ Φαρενάιτ (Fahrenheit) επινόησε ένα θερμοσκόπιο με οινόπνευμα, το οποίο αντικατέστησε αργότερα με υδράργυρο (το 1714). Αυτό ήταν το πρώτο όργανο που έφερε το όνομα «θερμόμετρο» και δε διέφερε σημαντικά από το σύγχρονο υδραργυρικό θερμόμετρο. Για να αποκτήσει το όργανο που είχε εφεύρει και πρακτική σημασία, ο Φαρενάιτ επινόησε την κλίμακα μέτρησης που φέρει το όνομά του, τη θερμοκρασιακή κλίμακα Φαρενάιτ (το 1724). Όπως συμβαίνει σε όλες τις κλίμακες μέτρησης, ο Φαρενάιτ αυθαίρετα απέδωσε την τιμή 32 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε πάγο και την τιμή 212 στο σημείο που το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Και για τις δύο τιμές προϋπέθεσε ότι τα φαινόμενα συμβαίνουν σε ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της θάλασσας.


Το θερμόμετρο του Κελσίου

Το 1742 ο Σουηδός αστρονόμος Άντερς Κέλσιος (Anders Celsius) επινόησε μια εκατοντάβαθμη κλίμακα: Επίσης αυθαίρετα, απέδωσε στο σημείο πήξης του νερού την τιμή 0 και στο σημείο βρασμού την τιμή 100. Γι' αυτό και η κλίμακά του ονομάστηκε «εκατοντάβαθμη» και πήρε το όνομά του μόλις το 1948 σε μια διεθνή σύνοδο του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών.


Το θερμόμετρο του Κέλβιν

Το 1848 ο Λόρδος Κέλβιν (William Thomson Kelvin) πρότεινε την κλίμακα της απόλυτης θερμοκρασίας.

Η κλίμακα υιοθετήθηκε και πήρε το όνομά του (κλίμακα Κέλβιν ή απόλυτη κλίμακα). Σύμφωνα με αυτήν, το νερό παγώνει στους 273°Κ και βράζει στους 373°Κ. Στο σημείο 0°Κ, που ονομάζεται και απόλυτο μηδέν, σύμφωνα με το 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο, σταματά η θερμική κίνηση των ατόμων ή μορίων που απαρτίζουν ένα χημικό στοιχείο ή μια χημική ένωση.


Το πρώτο ιατρικό θερμόμετρο

Το 1867 ο Βρετανός ιατρός Σερ Τόμας Άλμπατ (Sir Thomas Allbutt) επινόησε ένα θερμόμετρο, στο οποίο μια στένωση στο σωλήνα εμπόδιζε την κάθοδο της υδραργυρικής στήλης στο δοχείο υποδοχής, όταν η θερμοκρασία κατέβαινε. Αυτό ήταν το πρώτο ιατρικό θερμόμετρο.


Τύποι θερμομέτρων

Υδραργυρικό θερμόμετρο: Χρησιμοποιείται ως μέσο ένδειξης η διαστολή - συστολή του υδραργύρου.
Οινοπνευματικό θερμόμετρο ή Θερμόμετρο υγρού: Είναι όλα του τύπου του υδραργυρικού θερμομέτρου και απλά αντικαθίσταται ο υδράργυρος με άλλο υγρό (αιθυλική αλκοόλη ή πεντάνιο με κάποια χρωστική ουσία, επειδή αυτά είναι διαφανή), αν προορίζονται για μετρήσεις χαμηλών θερμοκρασιών.
Μεταλλικό θερμόμετρο ή Θερμόμετρο ελατηρίου: Χρησιμοποιούν ένα διμεταλλικό σπειροειδές επίπεδο ελατήριο, το οποίο συστέλλεται και διαστέλλεται ανομοιόμορφα ανάλογα με τη θερμοκρασία και μεταβάλλει τη διάμετρό του. Στο άκρο του ελατηρίου είναι προσαρμοσμένος ένας δείκτης ο οποίος δίνει τις ενδείξεις σε κατάλληλα βαθμολογημένη κλίμακα. Δεν είναι ιδιαίτερα ακριβή.
Ηλεκτρικό θερμόμετρο: Στηρίζονται στο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, σύμφωνα με το οποίο αν ένας αγωγός έχει διαφορετική θερμοκρασία στα άκρα του, τότε σε αυτά αναπτύσσεται διαφορά δυναμικού, η οποία είναι δυνατό να μετρηθεί με γαλβανόμετρο. Σε αυτό τον τύπο ανήκουν τα θερμόμετρα στον πίνακα οδήγησης αυτοκινήτων. Ανάλογα με την κατασκευή και την επιλογή υλικών είναι δυνατό να παρέξουν μεγάλη ακρίβεια, ιδιαίτερα στις μετρήσεις υψηλών θερμοκρασιών, όπου οι άλλοι δύο τύποι θερμομέτρων μειονεκτούν.
Θερμόμετρο αερίου ή Θερμόμετρο αερικό,
Θερμόμετρο ακροβάθμιο,
Θερμόμετρο αναρροφητικό,
Θερμόμετρο αυτογραφικό ή Θερμογράφος,
Θερμόμετρο εδάφους,
Θερμόμετρο ιατρικό,
Θερμόμετρο σφενδονοειδές,
Πυρόμετρο και
Υδροθερμόμετρο


Περιγραφή υδραργυρικού θερμομέτρου

Θερμόμετρο υδραργύρου
Θερμόμετρο υδραργύρου
Το υδραργυρικό θερμόμετρο αποτελείται από ένα μακρύ και λεπτό τελείως κλειστό γυάλινο σωλήνα, στο ένα άκρο του οποίου υπάρχει μια πλάτυνση, εν είδει μικρού δοχείου, στην οποία περιέχεται ο υδράργυρος. Ο υδράργυρος διαστέλλεται όταν θερμανθεί, με αποτέλεσμα η άνοδος της θερμοκρασίας να προκαλεί την άνοδό του στο σωλήνα (και αντίστοιχα η πτώση την κάθοδό του). Ο σωλήνας προσαρτάται επάνω σε κατάλληλα βαθμολογημένη κλίμακα και από εκεί διαβάζονται οι ενδείξεις της θερμοκρασίας. Ορισμένες φορές, όπως στα ιατρικά θερμόμετρα, η κλίμακα αναγράφεται επάνω στον ίδιο το γυάλινο σωλήνα.
Το θερμόμετρο υδραργύρου είναι ιδιαίτερα ακριβές, επειδή ο υδράργυρος παρουσιάζει χαμηλή τάση ατμών και είναι ευανάγνωστος στο εσωτερικό του γυάλινου σωλήνα. Το μεγάλο του μειονέκτημα, ωστόσο, είναι ότι είναι ακατάλληλο για τη μέτρηση θερμοκρασιών κάτω των -32οC, επειδή σε αυτή τη θερμοκρασία ο υδράργυρος στερεοποιείται.


Τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα

Ηλεκτρονικά θερμόμετρα
Ηλεκτρονικά θερμόμετρα
Στη σημερινή εποχή, στην αγορά κυκλοφορεί πλήθος ηλεκτρονικών θερμομέτρων. Τα ηλεκτρονικά αυτά θερμόμετρα τοποθετούνται είτε στο στόμα, είτε στην μασχάλη, είστε στο ορθό και εκπέμπουν ένα διακριτικό ηχητικό σήμα μετά από ένα με δύο λεπτά περίπου, όταν ολοκληρωθεί η θερμομέτρηση. Η μέτρηση είναι σχεδόν ακριβής, με πολύ μικρές αποκλίσεις του ενός ή δύο δεκάτων.

Ακόμα υπάρχουν τα θερμόμετρα σε μορφή πιπίλας ή τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα αυτιού με υπέρυθρες αλλά πολλοί χρήστες που τα δοκίμασαν έχουν διατυπώσει κάποιες δυσκολίες στην χρησιμοποίησή τους.



Εδώ μπορείτε να δείτε τους τύπους θερμομέτρων που πωλούνται στην αγορά

Τα θερμόμετρα με λέιζερ

Θερμόμετρο με λέιζερ
Θερμόμετρο με λέιζερ
Καθώς η τεχνολογία εφευρίσκει συνεχώς νέους τρόπους για να διευκολύνει την ζωή των παιδιών, των γονιών τους, αλλά και την ζωή πολλών επαγγελματιών, βλέπουμε τον τελευταίο καιρό να κάνουν την εμφάνισή τους νέα θερμόμετρα με λέιζερ, που καταγράφουν από απόσταση τη θερμοκρασία του σώματος, μετρώντας την θερμική ακτινοβολία που εκπέμπει κάθε σώμα.

Τα νέα θερμόμετρα είναι μικρά, συμπαγή, πολύ εύχρηστα, ασφαλή, πρακτικά, πολύ γρήγορα και κυρίως υγιεινά. Ο προηγμένος αισθητήρας υπερύθρων εξασφαλίζει την ικανότητα της μέτρησης του πυρετού του παιδιού εξ αποστάσεως (σε απόσταση 5 περίπου εκατοστών από το μέτωπο του παιδιού) σε ένα μόλις δευτερόλεπτο. Η χρήση τους σε επαγγελματικούς τουλάχιστον χώρους είναι επιβεβλημένη ειδικά σε περιόδους με έξαρση γρίπης που η μεταδοτικότητα των ιώσεων μπορεί να οδηγήσει και σε επιδημία.



Πηγές εικόνων και κειμένων
http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%98%CE%B5%CF%81%CE%BC%CF%8C%CE%BC%CE%B5%CF%84%CF%81%CE%BF
http://inventors.about.com/od/tstartinventions/a/History-Of-The-Thermometer.htm
http://perierga.gr/2011/02/%CF%84%CE%BF-%CE%B8%CE%B5%CF%81%CE%BC%CF%8C%CE%BC%CE%B5%CF%84%CF%81%CE%BF-%CF%84%CE%BF%CF%85-%CE%B3%CE%B1%CE%BB%CE%B9%CE%BB%CE%B1%CE%AF%CE%BF%CF%85/
http://www.dapontes.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=254&Itemid=46
http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/ebook/show.php/DSGYM-B200/105/842,3138/
http://ecoview.gr/antikatasthste-ydrargyriko-thermometro-me-hlektroniko/
http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CF%81%CF%87%CE%B5%CE%AF%CE%BF:Thermometer.JPG
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Oldthermometers.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Galileo_Thermometer_24_degrees.jpg
http://www.sxc.hu/photo/902880
http://www.sxc.hu/photo/558674
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Infrared_thermometer.JPG
http://www.diytrade.com/china/pd/4729923/Electronic_Clinical_Thermometer_DT_200_flexible.html








Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου