Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависимости от температуры.
Стеклянные термометры по своей конструкции бывают палочные и с вложенной шкалой. Термометр с вложенной шкалой состоит из стеклянного резервуара и припаянного к нему стеклянного капилляра 2 (рис. 6.1, а). Вдоль капилляра расположена шкала 3, которая, как правило, наносится на пластине молочного стекла. Резервуар, капилляр и шкала помещаются в стеклянную оболочку 4, которая припаивается к резервуару.
Палочные стеклянные термометры изготавливаются из толстостенных капилляров, к которым припаивается резервуар 2. Шкала термометра 3 наносится на наружной поверхности капилляра (рис. 6.1, б).
Среди жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные стеклянные термометры.
Химически чистая ртуть как термометрическое вещество имеет ряд достоинств:
- остается в жидком состоянии в широком интервале температур;
- не смачивает стекло;
- легко получается в чистом виде.
Рис. 6.1. Лабораторные ртутные термометры:
а – с вложенной шкалой; б – палочный
Таблица 6.3. Термометрические жидкости
| Жидкость | Пределы применения, °C | |
| нижний | верхний | |
| Ртуть | -35 | |
| Толуол | -90 | |
| Этиловый спирт | -80 | |
| Керосин | -60 | |
| Петролейный эфир | -120 | |
| Пентан | -200 |
К недостаткам ртути как термометрического вещества относится малый температурный коэффициент объемного расширения, что требует изготовления термометров с тонкими капиллярами.
Нижний предел измерения ртутных термометров -35 °C определяется температурой затвердевания ртути. Верхний предел измерения +600 °C определяется прочностными характеристиками стекла. Для термометров с верхним пределом измерения 600 °C давление газа над ртутью превышает 3 МПа (30 кгс/см2).
Стеклянные термометры с органическими термометрическими жидкостями применяются в интервале температур от -200 до +200 °C. Эти жидкости смачивают стекло и поэтому требуют применения капилляров с относительно большим диаметром канала.
Достоинства стеклянных жидкостных термометров:
- высокая точность измерения;
- простота;
- дешевизна.
Недостатки стеклянных термометров:
- относительно плохая видимость шкалы;
- практическая невозможность передачи показаний на расстояние;
- невозможность автоматической регистрации показаний;
- невозможность ремонта термометров.
По методике градуировки термометры делятся на две группы:
1) термометры, градуируемые при полном погружении;
2) термометры, градуируемые при неполном погружении (как правило, при определенной длине погружения нижней части).
Термометры первой группы применяются в лабораторных условиях и позволяют обеспечить более высокую точность. Глубина их погружения должна изменяться при изменении температуры.
Термометры второй группы - технические, которые применяются для измерения температур в промышленности; глубина их погружения должна быть постоянной.
Допускаемые погрешности технических термометров не должны превышать деления шкалы. Например, при цене деления 0,5°C предел допускаемой погрешности составляет ±0,5°C, а при цене деления 10°C предел составляет ±10°C.