|
|
|
| Vloeistofthermometers werken op basis van de uitzetting van de vloeistof in een geschikte behuizing. Ze zijn van twee soorten, glazen thermometers met vloeistof en glazen thermometers met druk of veer. De eerste gebruiken als meetprincipe een verandering in volume (van de vloeistof) en de laatste een verandering in druk als maat voor temperatuurvariatie. De volumeverandering van de vloeistof wordt constructief omgezet in een lengteverandering die direct zichtbaar wordt door een dunne glazen buis. De andere thermometers, met drukverandering, hebben een elastische constructieve component nodig die dienovereenkomstig vervormt, en de vervorming wordt op een schaal aangegeven door een indicator. |
| Thermometers voor vloeibaar glas |
Ze zijn opgebouwd uit een glazen reservecontainer gevuld met thermometrische meetvloeistof en voortgezet met een glazen capillaire buis.
Omdat de vloeistoffen bij verhitting meer uitzetten
dan de vaste lichamen, neemt het vloeistofniveau een temperatuurafhankelijke positie (niveau)
in de capillaire buis in. De buis is verbonden met een weegschaal waarmee de meetwaarde direct kan worden afgelezen in een meeteenheid die in
de meeste landen de graad Celsius is met het symbool ° C. In de Verenigde Staten wordt de graad Fahrenheit gebruikt, met het symbool ° F.
Het capillaire buisje heeft een overexpansieruimte die de thermometer beschermt tegen vernieling wanneer het meetbereik wordt overschreden |
| |
| |
| 1: Vloeibare glazen thermometers met schaalverdeling in graden Celsius en Fahrenheit |
| 2: Kwikthermometer met sleepwijzer en magneet voor resetten |
| 3: Drijvende thermometer, petroleumvulling, verzwaard met schot |
| 4: Huishoudthermometer, alcoholvulling, met koelzoneschaal |
| |
Meetgebied
|
| Afhankelijk van de thermometerfles en de vloeistof bestrijken de meetbereiken een temperatuurbereik van -200 tot +1100 ° C. |
| |
| Thermometrische vloeistof |
| De thermometrische vloeistof moet vloeibaar blijven in het gehele temperatuurbereik waarin de thermometer wordt gebruikt, d.w.z. hij mag niet bevriezen of koken in het nominale meetbereik. Bovendien mag het binnen dit bereik geen gebieden hebben met abnormale thermische uitzetting. Om deze reden is water ongeschikt als thermometrische vloeistof - in ieder geval voor temperaturen onder 10 ° C. Bovendien mag de gebruikte vloeistof het materiaal van de buis niet aantasten. Zowel bevochtigende (organische) als niet-bevochtigende (metallische) thermometrische vloeistoffen worden gebruikt. Om veiligheidsredenen mogen ze niet zelfontbrandend zijn, daarom zijn legeringen gemaakt van alkalimetalen uitgesloten.
Omdat thermobuizen zijn verzegeld, worden ook giftige vloeistoffen gebruikt. |
| |
De eigenschappen van een thermometrische vloeistof worden bijzonder goed vervuld door kwik, daarom was kwik tot de jaren 70 de meest gebruikte vloeistof. Omdat kwik bij -38,9 ° C bevriest
en kookt bij ongeveer +356 ° C, kunnen kwikthermometers over een breed
temperatuurbereik worden gebruikt. Kwikthermometers kunnen ook worden uitgevoerd als contactthermometers en
dus worden gebruikt als schakelcontrollers.. |
| Stof |
Temperatuurbereik |
Eigenschappen |
| Kwik |
van −30 ° C tot +350 ° C |
bijna temperatuuronafhankelijke thermische uitzettingscoëfficiënt, giftig, niet brandbaar |
| Tolueen |
van −80 ° C tot +100 ° C |
schadelijk voor de gezondheid, licht ontvlambaar |
| Pentaan |
van −200 ° C tot +30 ° C |
voor lage temperatuur thermometers, zeer brandbaar |
| Ethanol |
van −110 ° C tot +60 ° C |
geen temperatuurmeting op afstand mogelijk, licht ontvlambaar |
| Galinstan |
van -11 ° C tot meer dan 1000 ° C |
niet-giftige galliumlegering, maakt de thermobuis sterk nat |
| Petroleum |
van −40 ° C tot 200 ° C |
schadelijk voor de gezondheid, licht ontvlambaar |
| De gebruikte organische vloeistoffen zijn constant helder en transparant en praktisch kleurloos. Voor een betere zichtbaarheid zijn ethanol, petroleum, pentaan enz. Typisch rood, blauw
of groen gekleurd. De vloeibare metalen hebben een metaalachtige, zilverachtige glans. |
| |
| Om een thermometer gevoelig te maken voor kleine temperatuurschommelingen, moet het lumen van het capillair klein zijn in vergelijking met het volume van het vat. |
| |
| Thermometerbuizen hebben aan de buitenzijde vaak een afgeronde driehoekige doorsnede, die in principe kunnen worden vervaardigd door een overeenkomstig gevormd kaliber door te trekken
of vervolgens te walsen. De doorsnede van het lumen blijft ongeveer cirkelvormig vanwege de oppervlaktespanning van het stroperige glas |
| |
| De afronding op de voorste "rand" van de driehoek is zo gekozen dat bij een bepaalde kijkhoek het capillair meerdere keren lijkt te zijn verbreed als door een sterk cilindrisch vergrootglas.
Bij verticaal georiënteerde buizen en de ogen van de kijker die horizontaal naast elkaar liggen, treedt dit effect maar voor één oog op. |
| |
| Vaak zijn thermobuizen voorzien van een lichte schaal van matglas of geanodiseerd aluminium en zijn de buis en schaal met elkaar verbonden zodat ze niet kunnen bewegen.
Laboratorium- en koortsthermometers zijn stevig omsloten door een glazen omhulsel waarin de schaalstrip met zeer weinig speling past, ongeveer vanaf de bovenrand van het vat (inclusievorm). Matglas biedt de mogelijkheid van achtergrondverlichting en dus ook een optische illustratie van de thermometeraflezing. |
| |
| Staafthermometers gemaakt van een zeer dikwandige capillair hebben doorgaans een buitendiameter van ongeveer 5–8 mm en kunnen worden afgedicht in een laboratoriumvat met gekrompen buisverbindingen. Ze kunnen aan één kant een laag matglas hebben en de geëtste schaalverdeling aan de buitenkant van de thermometer |
| |
| Kijk bij het aflezen naar de thermometer zo haaks mogelijk ten opzichte van de lengteas om de parallaxfout te minimaliseren |
| |
| De rode kleurstof voor ethanol vervaagt soms tot een licht gelige tint op thermometers die jarenlang buiten aan de zon zijn blootgesteld. De blauwe kleurstof is aanzienlijk UV-stabieler |
| |
| Op capillairen voor eenvoudige thermometers voor het woongedeelte bevindt zich vaak een fijne horizontale lijn aan de zijkant of achterkant, die het bepaalde niveau markeert bij 20 ° C (kamertemperatuur). De buis wordt vervolgens afgesteld en op de schaal bevestigd, zodat deze markering op de overeenkomstige schaalmarkering komt te rusten. De op de foto getoonde huishoudthermometer met koelzoneschaal heeft instelmarkeringen (herkenbaar op de foto) bij 10 en 35 ° C. Deze tweepuntsinstelling resulteert in een grotere nauwkeurigheid, omdat naast de eenvoudige toewijzing van het vloeistofniveau aan een schaalwaarde, de dubbele uitvoering van dit proces ook de spreiding (verdeling) van de schaal bepaalt en de thermometer dus betrouwbaar weergeeft over grotere gebieden. |
In koelkasten wordt meestal een thermische sensor - gevuld met een aromatische, vluchtige vloeistof - gebruikt om de thermostaat te regelen.
Het cilindrische stijve metalen expansievat
bevat ongeveer 1 kubieke centimeter vloeistof en is gesoldeerd aan een metalen capillair tot 1 m lang met een buitendiameter van slechts ongeveer 1,2 mm, die eindigt op een kleine, zachte metalen balg, die als een actuator fungeert op een bistabiele schakelaar, waarvan het werkpunt kan worden aangepast door middel van een instelwiel via een fijndradige schroef. Vergelijkbare constructies zijn ook terug te vinden in kamerthermostaten voor verwarmingsregelingen. |
| Bronnen: Wikipedia-de |
|
|
|
|
|
|
