Teplomer
Teplomer je zariadenie slúžiace na meranie teploty. Tradične je princíp teplomeru založený na tepelnej rozťažnosti jednotlivých látok, kedy je objem mernej látky závislý od jej teploty. Tieto teplomery sa preto volajú dilatačné. V súčasnosti však existujú aj ďalšie metódy zisťovania teploty.
V súčasnosti sa stretávame s týmito druhmi teplomerov:
- Kvapalinový teplomer - Teplomer, v ktorom sa k meraniu teploty využíva teplotné roztiahnutie teplomernej kvapaliny (ortuť, lieh a pod.)
- Bimetalový teplomer - Teplomer, v ktorom sa na meranie teploty využíva bimetalový (dvojkovový) pásik zložený z dvoch kovov s rôznymi teplotnými činiteľmi rozťažnosti. Pri zmene teploty sa pásik ohýba a tento pohyb sa prenáša na rúčku prístroja.
- Plynový teplomer - Teplomer, v ktorom sa na meranie teploty využíva závislosť tlaku plynu od teploty pri stálom objeme plynu, napríklad závislosť objemu plynu od teploty pri stálom tlaku.
- Odporový teplomer - Teplomer, v ktorom sa pri meraní teploty využíva závislosť elektrického odporu vodiča (odporový snímač teploty) alebo polovodiča (termistor) od teploty.
- Termoelektrický teplomer (tiež termočlánok) - Teplomer, v ktorom sa na meranie teploty využíva termoelektrický jav (elektróny, ktoré sú nositeľmi elektrického prúdu, sa významne podieľajú na vedení tepla). Zmenou teploty dvoch rôznych kovov sa mení vzniknuté termoelektrické napätie.
- Radiačný teplomer - Teplomer, určený na meranie vysokých teplôt založených na zákonoch tepelného žiarenia (Planckov vyžarovací zákon, Wienov zákon, Stefanov-Boltzmanov zákon). Meria žiarenie telies do okolia (na rovnakom princípe pracujú aj svetelné infračervené senzory alebo navádzacie strely).
- Infračervený teplomer - Teplomer, určený na bezkontaktné meranie teploty. Využíva princíp ako Radiačný teplomer ale pracuje v infračervenej oblasti elektromagnetického spektra. Často býva vybavený jedným alebo viac navádzacím laserom. Pri meraní s týmto teplomerom je nutné poznať emisivitu meraného povrchu. Býva označovaný aj ako pyrometer.
Špeciálne teplomery:
- Kontaktný teplomer - Používa sa pri regulácii a automatizácii, napríklad v termostate pre klimatizáciu alebo akvárium.
- Maximo-minimálny teplomer - Teplomer v tvare „U“, ktorý si pamätá maximálnu a minimálnu dosiahnutú teplotu za sledované obdobie (od posledného nulovania). Používa sa napríklad v meteorológii.
Dejiny
Dnes sú teplomery asi najznámejšie fyzikálne prístroje. Ale ešte pred niekoľkými storočiami boli úplne neznáme. Teplota sa určovala podľa telesných pocitov, pri výrobe kovov a keramiky sa ľudia riadili farbou rozpálených predmetov alebo roztavených kovov.
Na začiatku 17. storočia Galileo Galilei využil tepelné roztiahnutie vzduchu na meranie teploty. Tento primitívny teplomer bol vyrobený z tenkej sklenenej trubičky dlhej asi 30 cm a bol zakončený bankou. Banku zahrial rukou a „teplomer“ (hovorilo sa mu vzduchový termoskop) vložil otvoreným koncom trubičky do nádoby s farebnou vodou. Chladnúci vzduch sa zoskupoval a pod vplyvom tlaku okolitého vzduchu na hladinu voda vnikala do trubičky. Po vychladnutí banka prijímala teplotu okolitého vzduchu a výška vodného stĺpca v trubičke sa menila podľa zmien objemu vzduchu v banke, ktorý sa zase menil podľa teploty vzduchu. Na rozdiel od dnešných teplomerov pri oteplení hladina klesala a pri ochladení stúpala. Prístroj ešte nemal stupnicu.
Po Galileovi experimentovali s podobnými teplomermi Otto von Guericke a Gaspar Schott. Zdokonalili termoskop tým, že použili uzavretý systém s dvomi bankami na koncoch spojovacej trubičky v tvare U, v ktorej bola tekutina.
Ešte v tom istom storočí sa objavujú teplomery, v ktorých teplotnou látkou je kvapalina. Asi prvý teplomer zostrojil v roku 1631 francúzsky lekár Jean Rey, ktorý použil ako tepelnú látku vodu. Nevýhodou tohto teplomeru bola malá rozťažnosť vody. Preto sa hľadali iné vhodné tekutiny. Ako najvhodnejšie sa ukázali lieh a ortuť. Prvý liehový teplomer zostrojil v roku 1641 toskánsky veľkovojvoda Ferdinand II. Medici. V tom čase síce teplomery už mali stupnice, tie však neboli jednotné, takže údaje zmerané jednotlivými teplomermi sa nemohli porovnávať. Prvé teplomery s „normalizovanou“ stupnicou boli zostrojené až okolo roku 1650.
Ďalšou kapitolou vývoja teplomerov bolo stanovenie teplotnej stupnice, na ktorej meranie prebiehalo. Vyvinulo sa niekoľko stupníc a ich stanovení, vývoj diletačných teplomerov bol prakticky ukončený a v ďalších rokoch boli modifikované a vylepšované iba ich modifikácie. Napríklad teplota nad bodom varu ortute (356 °C) až do 1100 °C sa meria ortuťovým teplomerom, u ktorého sa kapilára plní napríklad dusíkom a teplomer je zhotovený z kremíkového skla. U lekárskych ortuťových teplomerov (35 až 42 °C) je kapilára na nádobke s ortuťou zúžená, takže sa v tomto mieste pri poklese teploty ortuťový stĺpec pretrhne a teplomer tak stále ukazuje maximálnu nameranú teplotu (pred ďalším použitím sa musí „preklepať“).
