Градусник как измерительный прибор¶

Градусник (также термометр бытовой) — прибор для измерения температуры тела, воздуха, жидкостей и других сред, получивший в русском языке обиходное название по единице измерения — градусу. В быту под градусником чаще всего понимают медицинский термометр для измерения температуры тела человека, однако этим же словом обозначают комнатные, уличные и технические термометры. Действие большинства градусников основано на тепловом расширении вещества: объём жидкости или размер твёрдого тела меняются при нагревании и охлаждении, а по этим изменениям судят о температуре.

¶История

Первые приборы для оценки теплоты появились в XVI–XVII веках. Галилео Галилею приписывают создание термоскопа — устройства, в котором воздух в трубке расширялся и перемещал столбик воды. В 1714 году немецкий физик Даниель Габриель Фаренгейт построил ртутный термометр и предложил температурную шкалу, названную его именем. В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий предложил шкалу, в которой точки таяния льда и кипения воды были разнесены на сто делений; в современном виде шкала была уточнена позже.

В России систематическое производство термометров началось в XVIII веке, когда при Петербургской академии наук стали изготавливать приборы для метеорологических наблюдений. В XIX веке термометры вошли в медицинскую практику, а в XX веке получили массовое распространение бытовые модели.

¶Принцип действия и виды

Классификация градусников строится по принципу измерения и назначению.

¶Жидкостные

В стеклянном корпусе находится капилляр и резервуар с жидкостью — ртутью, спиртом, толуолом или галлием. При нагревании жидкость расширяется и поднимается по капилляру, а высота столбика показывает температуру. Ртутные модели отличались высокой точностью, но были опасны при повреждении корпуса из-за токсичности паров ртути. Спиртовые и галлиевые аналоги безопаснее, но уступают в точности.

¶Механические

Действуют за счёт расширения биметаллической пластины или спирали из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Используются в бытовых термометрах для воздуха, в метеостанциях и на производстве.

¶Электронные

Работают на основе терморезистора или полупроводникового датчика: сопротивление элемента меняется с температурой, а микросхема преобразует сигнал в цифровое значение на дисплее. Электронные градусники измеряют температуру за десятки секунд, часто имеют звуковой сигнал и память.

¶Инфракрасные

Бесконтактные приборы улавливают тепловое излучение поверхности. Применяются для измерения температуры тела на расстоянии, а также в промышленности для контроля нагретых объектов. Ушные инфракрасные термометры измеряют излучение барабанной перепонки.

¶Термоэлектрические

Основаны на эффекте Зеебека: в цепи из двух разнородных проводников возникает термо-ЭДС, пропорциональная разности температур спаев. Такие термопары используют в лабораториях и на производстве для широкого диапазона измерений.

¶Медицинский термометр

Медицинский градусник предназначен для измерения температуры тела человека. Нормальной считается температура около 36,6 °C, хотя значения колеблются в зависимости от времени суток, места измерения и индивидуальных особенностей. Различают способы измерения:

• в подмышечной впадине — наиболее распространённый в России;
• орально — в полости рта;
• ректально — в прямой кишке;
• в ушном канале — инфракрасным прибором.

Максимальный ртутный медицинский термометр устроен так, что после измерения столбик ртути не опускается сам: для повторного использования прибор встряхивают. Это неудобство компенсируется точностью. С начала XXI века во многих странах ртутные градусники выводятся из обращения из-за риска отравления при разбитии.

¶Применение

Градусники используются в метеорологии для наблюдения за температурой воздуха и почвы, в промышленности — для контроля технологических процессов, в лабораториях — для точных измерений, в сельском хозяйстве — при хранении продукции, в медицине — для диагностики. Отдельные виды — максимальные и минимальные термометры — фиксируют наибольшее и наименьшее значение за период.

¶Устройство и характеристики

Основные параметры градусника — диапазон измерений, точность (цена деления), инерционность (время выхода на показание) и условия эксплуатации. Стеклянные жидкостные модели имеют цену деления 0,1–1 °C, электронные — 0,1 °C, инфракрасные — от 0,1 до 0,5 °C. Погрешность зависит от калибровки и способа применения.

¶Безопасность и утилизация

Ртуть, содержащаяся в старых градусниках, относится к веществам первого класса опасности. При повреждении корпуса необходимо удалить капли ртути, проветрить помещение и сдать остатки в специальные пункты приёма. Во многих регионах России действуют программы утилизации ртутьсодержащих отходов. Современные электронные и галлиевые модели лишены этого недостатка.

¶Интересные факты

• Первый медицинский термометр, пригодный для измерения температуры тела, предложил в 1867 году немецкий врач Карл Вундерлих.
• В России долгое время стандартом был ртутный термометр с ценой деления 0,1 °C, рассчитанный на диапазон от 34 до 42 °C.
• Самая низкая температура, зафиксированная на Земле, составила около −89,2 °C; для таких измерений применяют специальные термометры и термопары.

Источники: Большая российская энциклопедия; справочные материалы по метрологии и медицинской технике; учебные пособия по физике.