термометрия

ТЕРМОМЕТРИЯ (от греч. therme — тепло и metreo — измеряю)

изучает и создает методы измерения температуры. Задачи Т.: разработка методов воспроизведения температурных шкал, создание эталонных и рабочих измерит. приборов.

Температурные шкалы. Методы Т. различаются по лежащим в их основе термометрич. свойствам и используемым рабочим, или термометрич., веществам. Термометрич. свойство должно быть связано с температурой однозначно и определяться достаточно просто; выбранное для термометрич. вещества свойство должно хорошо воспроизводиться и сильно изменяться с изменением температуры.

Для количественного определения температуры необходимо установить систему ее сопоставимых числовых значений-температурную шкалу, т. е. выбрать начало отсчета (нуль шкалы) и единицу измерения температурного интервала (градус). Первоначально применявшиеся эмпирические температурные шкалы (первая шкала предложена в 1714) реализуются с помощью зависящих от температуры разл. физ. свойств тел и представляют собой ряд отметок внутри температурного интервала, ограниченного двумя легко воспроизводимыми постоянными, или реперными, точками, которые соответствуют температурам кипения и плавления химически чистых веществ. Эти шкалы различаются начальными точками отсчета и размером используемой единицы температуры: °C (шкала Цельсия), °F (шкала Фаренгейта), °R (шкала Ренкина) и др.

После введения Международной системы единиц (СИ) в большинстве стран используют две шкалы-термодинамическую и Международную практическую, которые градуируются в кельвинах (К) или °C (соотношения между разными единицами температуры см. т. 1, с. 11, а также на рис.; кроме того" 1 °R = 5/9 К = 5/9 °C). Термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина), базирующаяся на втором начале термодинамики, является основной и имеет одну реперную точку-тройную точку воды (т~ра ее равновесия в жидкой, твердой и газообразной фазах на диаграмме состояния; ей присвоено значение T_т,в = 273,16 К). Достоинства шкалы: независимость от свойств термометрич. вещества и высокая точность (до 10⁻⁴ К) воспроизведения T_т,в.

Международная практическая температурная шкала (введена в 1968, отсюда назв. МПТШ-68) основана на И реперных точках — температурах фазовых переходов некоторых чистых веществ; этим точкам (напр., точкам кипения H₂, O₂, Ne, точкам затвердевания Zn, Ag и Au) присвоены такие значения, чтобы температура на данной шкале была близка к термодинамич. температуре, и разности между ними оставались в пределах достигнутой погрешности измерений. Температуры между реперными точками на МПТШ-68 находят по интерполяц. формулам, устанавливающим связь между показаниями эталонных приборов и значениями этих температур. На МПТШ-68 единица интервала K с высокой точностью совпадает с °C. Температура в градусах Цельсия определяется выражениями: t = Т— Т₀; t₆₈ = = Т₆₈ — Т₀, где Т и Т₆₈-термодинамич. температура и температура по МПТШ-68 в К, t и t₆₈-то же в °C; Т₀ = 273,15 К.

В соответствии с решением XVIII Генеральной конференции по мерам и весам (1987) с 1990 введена новая Международная температурная шкала (МТШ-90), в которой значение температуры тройной точки воды сохраняется, а значения др. реперных точек уточнены и приближены к их истинным термодинамич. температурам; при этом °C меньше К на 3∙10⁻⁴. В ряде стран (напр., Австралия, Великобритания, Канада, США) продолжают применять средства измерения температур, градуируемые в °F или °R (см. рис.).

Методы и средства измерения температуры. Современная Т. располагает разнообразными методами измерений, каждый из которых специфичен и не универсален. Выбор оптимального для данных условий метода обусловлен требуемой точностью и продолжительностью измерений, необходимостью регистрации и авто-матич. регулирования температуры. Методы измерений температуры подразделяют на контактные (средство измерения непосредственно соприкасается с контролируемым объектом) и бесконтактные. Наиб. доступны, точны и надежны контактные методы, используемые в собственно Т. и реализуемые с помощью термометров. Совокупность бесконтактных методов определения температуры (выше 600 °C), основанных на измерении интенсивности излучения света нагретым телом, наз. пирометрией, а средства измерения — пирометрами.

_{Температурные шкалы (соотношения между единицами температуры в К, °C, °F и °R).}

^{Лит.: Попов М.М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954; Сосновский А. Г., Столярова Н. И., Измерение температур, М., 1970; Кулаков М. В., Технологические измерения и приборы для химических производств, 3 изд., М., 1983, с. 38–85; Шкатов Е.Ф., Технологические измерения и КИП на предприятиях химической промышленности, М., 1986, с. 156–217; Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник, под ред. В.В. Черенкова, Л., 1987, с. 27–46.}

_{Е. Ф. Шкатов}