Termomeeter (1)

Sisukord

• Sissejuhatus
  
• Termomeetrite ajalugu
  
• Erinevad termomeetrid
  
• Termomeetrite skaalad
  
• Kokkuvõte
  
• Kasutatud kirjandus
  

Sissejuhatus
Termomeeter - intstrument milleta tänapaeval ei kujutaks elu ettegi. Kes teaks palju on täna väljas soojakraade, kas jätan salli ja kindad koju varna ja jooksen jopeta kooli?! Kes oskaks beebit vannitada või haiguse ajal kraadida? Selle jaoks on termomeeter , aga just see termomeeter, mis on vastavalt selleks sobiv. Oma referaadis tutvustangi erinevaid termomeetreid ja temperatuuri skaalasid. Temperatuuri skaalade tutvustamine on just selleks abiks, et saada teada, kus riigis mingi temperatuuri skaalaga mõõdetakse ja kuidas sa saad temperatuure vastavalt endale tuttava temperatuuri skaalaga ümber arvutada. Aga selleks, et tutvustada teile termomeetreid tuleb tutvuda ajalooga .
Termomeetrite ajaloost
Termomeeter on mõõtmiseks kasutatav riist . Mõõteriist, mis viiakse mõõteobjektiga vahetusse soojuslikku kokkupuutesse. Sõna termomeeter tuleneb kreeka sõnadest thermos(soe) ja metron(mõõt). Esimest termomeetrit kutsuti termoskoobiks , kuna selle riistaga sai ainult vaadelda, mitte mõõta. Termoskoopi kasutatakse ka tänapäeval võrdlusriistana kaksiktermoskoobi kujul.
Itaalia leiutaja Santorio Santorio oli esimene leiutaja, kes pani numbriskaala termoskoobile. Kuid on ka teada, et õhutemperatuuri erinevusi mõõdeti õhktermoskoobiga, mille leiutajaks oli Philo Bütsantsis. Üks esimesi termomeetri idee edasiandjaks oli Galileo Galilei, kes leiutas esimese algelise veetermomeetri 16. sajandi lõpuaastatel. Tema valmistatud veetermomeeter koosnes õhuga täidetud kerast, mille külge oli joodetud peenike toru. Galilei täitis toru osaliselt veega ja asetas otsapidi veeanumasse. Kera soojendamisel või jahtumisel soojeneb või jahtub keras olev õhk, sellega muutub ruumala ja ka veetaseme kõrgus. Termomeetrit sellisest riistast aga siiski ei saanud, sest selle näit sõltus peale temperatuuri veel ka õhurõhust. Kuid Galileo Galilei idee oli väga oluline. Esimese vedeliktermomeetri valmistas Galilei õpilane Evangelista Torricelli.
Alkohol ehk piiritustermomeetri valmistas 1650 . aatal Toskaana hertsog Ferdinand teine. Kuid elavhõbetermomeeter oli olemas 1657.aastast. Hubin valmistas elavhõbe vasknitraadi termomeetri 1672. aastal. G.D. Fahrenheit , R.A.F de Reaumur ja A. Celsius võtsid vastavalt 1714, 1730 ja 1742 kasutusele erisuguste püsipunktide ja jaotustega temperatuuriskaalad .
Esimese meditsiinilise termomeetri leiutas Thomas Allbutt aastal 1867.
(Vedeliktermomeeter)
Erinevad termomeetrid
Tuntuimad termomeetrid on vedeliktermomeetrid (klaastermomeetrid e. kraadiklaasid) ja bimetalltermomeetrid. Need mõlemad termomeetrid põhinevad soojuspaisumisel . Vedeliktermomeeter koosneb vedeliku mahutist ja selle külge joodetud ühtlase siseläbimõõduga peenikesest paisumistorust. Mahuti koos skaalaga varustatud kapillaartoruga on klaaskestas, mis võib vastavalt vajadusele olla väga erineva kuju või suurusega. Paisuva ainena kasutatakse sageli elavhõbedat, piiritust , etanooli, metüülbenseeni või toluooli. Suure temperatuuri vahemiku korral ka vedelat galliumi. Vedelik täidab mahuti ja osaliselt ka peenikese toru. Vedeliku ruumala muutumisel ehk termomeetri soojenemisel või jahtumisel vedelikusamba pikkus paisumistorus muutub. Mida mahukam on mahuti ja peenem paisumistoru , seda pikem on termomeetri skaalal 1 kraad . Otstarbest sõltuvalt võib vedeliktermomeetritel olla erisugune väliskuju, pikkus, mõõtepiirkond ja jaotise väärtus.
Vedeliktermomeetrite mõõtepiirkond on vahemikus -60 °C – +600 °C. Erandjuhtudel aga kuni +1200 °C. Vedeliktermomeetritega mõõdetakse üldjuhul inimeste või loomade temperatuuri.
Manomeetriline termomeeter koosneb kinnisest süsteemist, selle põhiosadeks on termoballoon, ühendustoru ja termomeetri ühikutes gradueeritud manomeeter . Manomeetrilises termomeetris kautatakse täiteainena gaasi, vedelikku või auru. Gaasi kasutatakse just eriti täpseteks mõõtmis tulemusteks . Manomeetriline termomeeter mõõdab kasutatava täiteaine rõhku. Manomeetriliste termomeetrite mõõtepiirkond on umbes 0 °C – +300 °C. (4)
Meditsiinilise termomeetri paisumistoru on juuspeenike ja selle skaalajaotiste vahe on 0,1 kraadi. Meditsiinilistes termomeetrites ja teistes täppistermomeetrites kasutatakse paisuva ainena elavhõbedat.
Dilatomeetriline termomeeter ehk bimetalltermomeeter põhineb metallide joonpaisumisel. Erineva joonpaisumisteguri tõttu muudab bimetall temperatuuri muutudes oma kuju ning liigutab ülekandemehhanismi abil osutit.
Termoelektriline termomeeter võimaldab eemalt mõõtmist, nad jagunevad tajuri tüübi järgi. Tajuriteks on erinevad elemendid, kas termopaar , termotakisti või mingi muu elektriline termoelement. Termopaari vabade otste vahel tekkib termopinge, mis on otseses sõltuvuses temperatuuri muutumisest liitekohas ja mida mõõdetakse millivoltmeetri või mõne teise mõõteriistaga. Täpismõõtmistel kasutatakse kahte termopaari, mille ühte termopunkti hoitakse püsitemperatuuril näiteks sulavas jääs. Erinevate termopaaridega saab mõõta temperatuure vahemikus -270 °C – +2500 °C.
(Celsiuse skaala termomeeter) (Fahrenheiti termomeeter)
Termomeetrite skaalad
Termomeetri temperatuuriskaala astmik põhineb mingil kindlal füüsikaseadusel. 18. sajandil, mil Celsius elas ja töötas, oli kasutusel palju erinevaid termomeetreid erinevate skaaladega, kuid puudus üks ja kindel rahvusvaheline standard. Celsiuse arvates oli vaja ühtset süsteemi temperatuuri mõõtmiseks ning see ajendas teda välja töötama uut ja rahvusvaheliselt aktsepteeritavat termomeetrit. Ta konstrueeris 100-kraadise skaalaga elavhõbetermomeetri, kus oli kaks püsipunkti: vee külmumispunkt (100°C) ja vee keemispunkt (0°C). Esimest korda tutvustas ta seda termomeetrit rahvale 1742. aastal. Ta tõestas, et jää sulamispunkt ei sõltu rõhust ja ta määras täpsusega kindlaks vee keemispunkti sõltuvuse atmosfääri rõhust. Celsius pakkus, et tema skaala nullpunktiks oleks vee keemispunkt keskmisel merepinna tasemel. Kuna sellist skaalat oli praktikas ebamugav kasutada, keeras Karl Linne1745. aastal selle skaala ringi, võttes jää sulamistemperatuuri võrdseks 0 kraadiga ja vee keemispunkti +100 kraadi. Aastal 1948 nimetati skaala ametlikult Celsiuse järgi. Seejärel 1954. aastal kuulutati see rahvusvaheliseks standardiks. Celsiuse skaalat kasutatakse kõige enam Euroopas.
Mõnedes riikides kasutatakse Daniel Gabriel Fahrenheti poolt 1714. aastal leiutatud skaalaga termomeetreid ( Ameerika Ühendriigid, Jamaica , Iirimaa ). Nendel termomeetritel on skaala jaotatud Fahrenheiti kraadideks ja sübmboliks on °F. Fahrenheiti termomeetrid oli ka Eestis kasutusel kuni 1940. aastani.
Rene Antonie de Réaumuri termomeeter ehk piiritustermomeeter mille skaala on jagatud 80 võrdseks osaks ehk Réaumuri kraadiks, mis võeti kasutusele 1730. aastal ja sübmboliks on °Re. Réaumuri skaalal on jää sulamistemperatuur 0 kraadi ja vee keemistemperatuur 80 kraadi. (6)
Inglise füüsik William Thomson ( lord Kelvin ) võttis 1851. aastal kasutusele absoluutse temperatuuriskaalaga ehk Kelvini skaalaga termomeetri. Absoluutse temperatuuriskaala järgi võib temperatuur olla ainult positiivne. Kelvini kraadist, mille mõõtühik on K sai temperatuuri mõõtühik kelvin. Üks kelvini skaala jaotus on võrdne ühe Celsiuse skaala jaotusega.
William John Macquorn Rankine 'i poolt 1859 . aastal kaustusele võetud temperatuuriskaala kasutab sama jaotust nagu Fahrenheiti skaala, kuid Rankine'i skaala null-punkt on ühtlasi absoluutseks nullpunktiks. Vee kolmikpunkt on sellel skaalal 491,688 °R. Rankine'i temperatuuri sübmboliks on °R vahel ka °Ra.
Kokkuvõte
Minu arvates võib see referaat anda hea ja mõnusa lühiülevaate termomeetritest. Ma sain tänu referaadi kirjutamisele termomeetritest nii mõndagi teada, mida ma varem ei teadnud . Referaat võib abiks olla ka teistele õpilastele, kes uurivad midagi termomeetritest või tahavad nendest midagi täpsemalt teada. Sellest referaadist sain veel ka seda teada, et termomeetrite ajalugu on üsna pikk ja varajaste algusaastatega, mida ma alguses poleks arvata osanudki. Ajaloost on ka hea seda teada, et milline oli just see esimene termomeeter ja kuidas see tekkis, nagu näha kutsuti esimest termomeetrit hoopis termoskoobiks. Koos muu teadusega on ka termomeeterit täidendatud ja arendatud läbi aastasadade. Kasutusel on digitermomeetrid nii meditsiinis kui ka olmes . Huvitav, mida pakuvad teadlased järgmise variandina?
Kasutatud kirjandus

http://inventors.about.com/library/inventors/blthermometer.ht m

http://inventors.about.com/gi/dynamic/offsite.htm?site=http://www.unidata.ucar.edu/staff/blynds/tmp.html

„ 4. Eneke” ( Tallinn kirjastus „Valgus” 1986) lk. 71

„Eesti Entsüklopeedia”( Tallinn Eesti Entsüklopeediakirjastus 1996) lk.393

Füüsika ( Tallinn kirjastus Koolibri 2000) lk.17-18

http://et.wikipedia.org/wiki/Termomeeter

http://meteo.physic.ut.ee/et/showdoc.php?did=11
8