Temperatura powietrza i gruntu

Temperatura - wielkość określająca stancieplny ciał i decydująca o kierunku wymianycieplnej między tymi ciałami

• Skale termometryczne:

1. Farenheita - pierwsza skala, funkcjonuje do dziś w krajach anglosaskich0o F - temperatura mieszaniny wody i salmiaku w jednakowych ilościach

1. Celsjusza (1742) ; skala 0oC-100oC gdzie:

0oC- temperatura topnienia lodu

100oC - temperatura wrzenia wody

1. Kelvina - 0K -objętość gazu doskonałego

0oC = 273 K

ToC= 5/9 (ToF -32)

ToF = 9/5ToC +32

ToC =TK -273,15

TK=ToC +273,15

temperatura i ciepło to nie to samo !

• Przykłady przeliczeń temperatury:

• -20°F; ile to °C?; 5/9 = 0.5555... (-20 - 32) = -52, -52 * 0.5555= -28.9°C

• 80°F; ile to w °C? (80-32) = 48, 48 * 0.5555 = 26.7°C,

• Chory na statku ma temperaturę 39.8°C. Amerykanin z

MEDICAL-RADIO gdy to słyszy, twierdzi, że pomocmedyczna jest już zbędna. Z jakiego powodu? Jaka jesttemperatura chorego w jednostkach, które byłyby zrozumiałe dla amerykańskiego strażaka po przeszkoleniu medycznym lub amerykańskiego lekarza? Liczymy: (1.8 * 39.8) = 71.64; 71.64 + 32 = 103.6°F.

Przyrządy do pomiaru temperatury - termometry

I. Termometry cieczowe

II. Termometry bimetaliczne

III. Termometry elektryczne:

 - oporowe

 - termistorowe

 - termoelektryczne

Termometry cieczowe

Zasada działania - wykorzystuje się rozszerzalność cieplną cieczy (długość słupka cieczy jest wprost proporcjonalna do temperatury) Wykorzystywane ciecze : rtęć, alkohol, toluen Termometry cieczowe - aparatura standardowa na stacji meteo.

Podział termometrów:

1. Termometr zwykły (stacyjny)

2. Termometry ekstremalne:

maksymalny minimalny

Lokalizacja- termometry te umieszczone są na statywie w klatce meteorologicznej

Termometr zwykły

Przeznaczenie: pomiar chwilowej temperatury powietrza

Ciecz termometryczna: rtęć

Zakres pomiarowy: od -38 oC do +50 oC,

działka elementarna 0,2oC

Budowa:

 Zbiorniczek z rtęcią posrebrzany

 Kapilara połączona ze zbiorniczkiem, wewnątrz kapilary przesuwa się rtęć

 Skala z podziałką termometryczną

 Szklana osłona

• Odczyt:

 w terminach pomiarowych

 z dokładnością do 0,1oC

 z taka dokładnością (0,1oC ) zawsze podajemy temperaturę

 Przy odczycie linia od oka

prostopadła do skali

Lokalizacja:

Klatka meteorologiczna , w pozycji pionowej, zbiorniczek 2 m n.p.g

Na obszarach gdzie temperatura spada poniżej - 38 oC stosuje się termometry alkoholowe lub toluenowe, umożliwiających pomiar do -75 lub -90oC

• ( Niestety - zazwyczaj jest to któryś z alkoholi wielocząsteczkowych),

• Termometry cieczowe - niewielkie niedokładności konstrukcyjne

• Termometry stacyjne, przed dopuszczeniem do użytku są sprawdzane w komorach termicznych, gdzie ich wskazania są porównywane ze wskazaniami termometrów wzorcowych. Na podstawie tych porównań dany termometr otrzymuje świadectwo cechowania (dopuszczające do użytku) oraz tabelę poprawek instrumentalnych (patrz: poprawka instrumentalna).

Termometry ekstremalne-

1.Termometr maksymalny

Budowa:

 Zbiorniczek z rtęcią , w jego dnie wtopiony jest szklany pręcik, wchodzący swoim końcem do kapilary, w tym miejscu tworzy się przewężenie  Skala z podziałką termometryczną

 Szklana osłona

Przeznaczenie: pomiar najwyższej (maksymalnej) temperatury powietrza, jaka wystąpiła w ciągu doby

Ciecz termometryczna: rtęć

Zakres pomiarowy:

od -35 oC do +55 oC,

działka elementarna 0,5oC

Zasada działania

• Termometr maksymalny działa na tej samej zasadzie, co znany niemal wszystkim termometr lekarski.

• Podczas wzrostu temperatury rtęć rozszerza się (zwiększa swoja objętość, znaczne ciśnienie w zbiorniczku przepycha rtęć przez kapilarę i wysokość słupka rtęci w rurce pomiarowej rośnie aż do danej w tym momencie temperatury W przypadku spadku temperatury, rtęć w zbiorniczku kurczy się i w miejscu przewężenia słupek rtęci w kapilarze ulega przerwaniu. Pozostały w kapilarze słupek rtęci zachowuje swoja długość (nie opada). W ten sposób koniec słupka rtęci rejestruje najwyższą temperaturę, jaka wystąpiła w czasie od ostatniego przygotowania termometru do pomiaru.

• Odczyt:

Raz na dobę , o godz. 06 UTC Dokładność odczytu 0,1 oC

• Po odczycie

• Redukcja wskazań termometru do temperatury aktualnej - poprzez strzepnięcie termometru

2.Termometr minimalny

Przeznaczenie: pomiar najniższej (minimalnej) temperatury powietrza, jaka wystąpiła w ciągu doby

Ciecz termometryczna: toluen

Zakres pomiarowy: od -55 oC do +35 oC,

działka elementarna 0,5oC

Budowa:

 Zbiorniczek w kształcie widełek (ze względu na dużą bezwładność toluenu)

 Kapilara, wewnątrz której znajduje się szklany pręcik, który przesuwa się w cieczy

 Skala z podziałką termometryczną

 Szklana osłona

Zasada działania

• Podczas spadku temperatury menisk cieczy ściąga wskaźnik w stronę zbiorniczka. Przy wzroście temperatury ciecz opływa wskaźnik nie zmieniając jego położenia. Koniec wskaźnika od strony menisku wskazuje najniższą wartość temperatury jaka wystąpiła w okresie od poprzedniego pomiaru. Menisk wskazuje aktualną temperaturę powietrza .

• Odczyt:

Raz na dobę , o godz. 06 UTC Dokładność odczytu 0,1 oC

• Po odczycie

• Redukcja wskazań termometru do temperatury aktualnej - poprzez przechylenie termometru zbiorniczkiem do góry

• Lokalizacja:

klatka meteorologiczna , na statywie poziomo poletko glebowe - do pomiaru temperatury przy gruncie (5 cm nad gruntem)

Termometry do pomiaru temperatury gruntu

• Temperatura gruntu mierzona jest na głębokościach: 5, 10, 20, 50, 100 cm

• Pomiar na głębokościach5, 10, 20, 50 cm termometry kolankowe

100 cm- termometr wyciągowy

Pomiar temperatury gruntu - w terminach pomiarowych

Termometry kolankowe

• Termometr rtęciowy o przedłużonej kapilarze

• Budowa:

1 - część podziemna, osadzona w gruncie, o długości odpowiedniej do głębokości pomiaru, zawiera zbiorniczek i kapilarę pozbawiona skali

2 - cześć nadziemna, jest wygięta pod kątem 45 0 (w celu ułatwienia odczytu)

zawiera górną cześć kapilary i skalę

Termometr wyciągowy

• Termometr zwykły umieszczony w metalowej oprawie wykonanej z materiału dobrze przewodzącego ciepło ( mosiądz, miedź). Oprawa umocowana jest na końcu pręta, który wkłada się do wnętrza rury, umieszczonej pionowo w glebie i zakończonej płaskim mosiężnym denkiem, znajdującym się na głębokości pomiaru. Zbiorniczek termometrudotyka tego denka.

• Termometr jest wyciągany na zewnątrz tylko w czasie odczytu temperatury

Termometry elektryczne

W termometrach elektrycznych wykorzystuje się zależność oporu elektrycznego od temperatury.

1. Termometry oporowe

• Czujnik - uzwojenie oporowe z platyny, (rzadziej niklu, miedzi) nawinięte na odpowiednim wsporniku

• Opór metali rośnie z temperaturą.

• Zasada działania tego przyrządu

polega na wykorzystaniu zmian oporu drutu platynowego przy zmianie temperatury powietrza. W tym termometrze bateria jest źródłem prądu, a miernik oporu jest wykalibrowany tak, aby wskazywał temperaturę. Termometry te stosowane są coraz

częściej ze względu na duża dokładność pomiaru i możliwość ciągłego zapisu temperatury.

•Termometry oporowe półprzewodnikowe

• Czujnik półprzewodnik zawierający termistor, tranzystor lub diodę

• Zasada działania - zależność zmian oporności termistora od zmian temperatury

• Opór elektryczny typowych półprzewodników maleje ze wzrostem temperatury,

• Stosowane w badaniach terenowy, sprzęt przenośny, pomiar dokładny, krótkoterminowy

3.Termometry termoelektryczne termopara

• Termopara to druty z dwóch metali o różnej pracy wyjścia, połączone ze sobą przez dwa złącza. Między złączami powstaje różnica potencjałów U, charakterystyczna dla pary obu metali i zależna od różnicy temperatur na złączach.

Zalety termometrów elektrycznych

• Możliwość przekazywania mierzonych wartości na duże odległości

• Łatwa obróbka sygnału elektrycznego

• Łatwość osiągania korzystnych parametrów technicznych :

np. czułość, częstotliwość

• Zastosowanie

- pomiary zautomatyzowane

- Rejestracja ciągła

- Zdalne pomiary w kilku punktach

Termometry bimetaliczne - deformacyjne

Czujnik - bimetal ( 2 płytki z metali różniącychsię współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, spojone ze sobą wzdłuż całej płaszczyzny) Zastosowany w Termografie

Budowa i zasada działania Termografu

1. Bimetal

(srebrzysta metalowa płytka, "uginająca się" pod wpływem zmian temperatury. Z jednej strony jest ona unieruchomiona, drugi jej koniec jest swobodny.

2. System dzwigni przenoszący odkształcenia bimetalu na ramię przyrządu, zakończoną pisakiem z nieschnącym tuszem

3. Bęben z mechanizmem zegarowym, na bęben nawija się odpowiednio wyskalowaną taśmę papierową ( termogram). Pełen obrót bębna trwa dobę (termograf dobowy) lub tydzień (termograf tygodniowy) Nakręcanie" zegara termografu dokonuje się za pomocą klucza tak jak zegar sprężynowy (budzik).

Nowoczesne samopisy mają napęd elektryczny, znajduje się w nich silnik krokowy, sterowany zegarem

Opracowanie termogramu

Termogram - pasek papieru z wykresem przebiegu temperatury

Linie poziome (proste) - skala wartości co 1oC

Linie pionowe (łuki) - skala czasowa, na termogramach tygodniowych co 2 godz.

Reper - pionowa kreska, wykonywana na termogramie w czasie każdej obserwacji,

stanowi punkt nawiązania do pomiarów wykonywanych termometrem rtęciowym

---