Измерение температуры. Металлические и дилатометрические термометры расширения

Дилатометрические и биметаллические термометры основаны на свойстве твердого тела изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Если температурный интервал невелик, зависимость длины твердого тела может быть выражена уравнением l_t = l₀(1+at), где l_t - длина твердого тела при температуре t, l₀ - длина того же тела при температуре 0⁰С, a-средний коэффициент линейного расширения от 0⁰С до t, ⁰С^-1.Чувствительность термометра расширения S = = l_н(a₁- a₂), где l_н - протяженность двух тел, составляющих термометр, при некоторой начальной температуре t; a₁ и a₂ - коэффициенты их расширения. Металлические термометры расширения. Дилатометрический термометр выполняется в виде металлической трубки с большим температурным коэффициентом расширения и стержня (например, фарфорового) с малым коэффициентом расширения, расположенного по оси трубки, и закрепленного жестко на одном из ее концов. Разность перемещений концов трубки и стержня, вызванная изменением температуры передается приемным механизмом на отсчетное устройство. Среднее значение коэффициента линейного расширения a_l = l₂ -l₁/ l₁(t₁-t₂) = Dl/Dtl, где l₂,l₁- длина трубки(стержня) при температурах t₂., t₁. Если t₁= 0⁰С, a_l = Dl/t₂ l₀. Измеряемая температура t₂ при известных коэффициентах линейного расширения определяется в зависимости от относительного удлинения Dl/ l₀ по формуле t₂ = (Dl/ a_l l₀)_R - (Dl/ a_l l₀)_St Здесь индекс R относится к расширению трубки, а St - к стержню. Биметаллические термометры состоят из двухслойных металлических лент, образованных материалами с различными коэффициентами линейного расширения. Наибольшее распространение получили латунь (сплав меди с цинком) и инвар (железо и никель). При изменении температуры на Dt зажатая на одном конце лента претерпевает деформацию изгиба Dx = Da_l Dt, здесь l - длина биметаллической ленты, S - ее толщина,Da_l - разность коэффициентов линейного расширения биметалла, причем a_l1> 10a_l2. Так, биметаллическая лента при l = 5см, S =1мм- ее толщина, Da_l = 15·10^-6 К^-1 при изменении температуры на 100 К изгибается на Dx = 2 мм. Эта деформация на два порядка превышает перемещение, создаваемое дилатометрическим термометром.