玻璃液體溫度計

利用裝在玻璃容器中的測溫液體，隨溫度改變而引起體積的變化，以液柱位置的變化來測定溫度的一種儀器。

基本介紹

• 中文名：玻璃液體溫度表
• 外文名：Liquid-in-Glass Thermometers
• 相關術語：溫度表
• 學支分科：大氣探測學

測溫原理

玻璃液體溫度計採用熱脹冷縮效應的測溫原理：當溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發生膨脹或收縮，使進入毛細管中的液柱高度發生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。

溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細管的直徑。但增大測溫液的體積，不易於與被測物質取得熱平衡，造成較大的滯後誤差，且容易使球部產生變形；而減小毛細管直徑則會使毛細管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準確性。因此，應取適當的靈敏度。

另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹係數之差有關，且成正比。一般均選取熱膨脹係數較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹係數應儘可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。

基本結構

玻璃液體溫度計的結構基本上是由裝有感溫液(或稱測溫介質)的感溫泡、玻璃毛細管和刻度標尺三部分組成。感溫泡位於溫度計的下端，是玻璃液體溫度計感溫的部分，可容納絕大部分的感溫液，所以也稱為貯液泡。感溫泡或直接由玻璃毛細管加工製成(稱拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(稱接泡)。感溫液是封裝在溫度計感溫泡內的測溫介質，具有體膨脹係數大，黏度小，高溫下蒸氣壓低、化學性能穩定、不變質以及在較寬的溫度範圍內能保持液態等特點。常用的有水銀、甲苯、乙醇和煤油等有機液體。玻璃毛細管是連線在感溫泡上的中心細玻璃管，感溫液體隨溫度的變化在裡面移動。標尺是將分度線直接刻在毛細管表面，同時標尺上標有數字和溫度單位符號，用來表明所測溫度的高低。

（1）普通溫度表

為測量氣溫用的玻璃液體溫度表。主要由玻璃球、毛細管、刻度尺和外套管等組成（圖1所示）。玻璃球中充滿水銀，毛細管一端有一小口與玻璃球相連，另一端密封，部分液體進入到毛細管中。毛細管後面襯有白瓷板，上面有溫度標尺，並在毛細管外面套有較粗的玻璃管，用來保護毛細管。

普通溫度表的感應部分通常做成圓球形，刻度分劃為0.2℃，實際觀測時讀數可估計到0.1℃。

圖1 普通溫度表

（2）最高溫度表

指用於測量某一時段中最高溫度的溫度表。亦用水銀作為測溫液，刻度分劃一般為0.5℃，讀數時也估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是，最高溫度表在球部和毛細管連線處有一狹窄的通道。這一窄道是通過在球部底壁中熔接長的圓錐形玻璃針伸至毛細管口而形成的，如圖2所示。

圖2 最高溫度表的窄道結構

當溫度上升時，水銀膨脹，迫使水銀擠過窄道進入毛細管；而當溫度下降時，由於水銀內聚力不足以克服窄道處的摩擦阻力，毛細管內的水銀柱不能縮回到球部，最高溫度的示值被保留下來。測量時，最高溫度表應橫放，且球部略低。為了避免頂部氣體壓力迫使水銀柱返回球部，最高溫度表毛細管內液柱上部空間是真空的。

（3）最低溫度表

測溫液一般採用酒精。由於酒精的熱導係數較小，為了增大與空氣的接觸表面積，球部通常做成叉狀或圓柱狀。刻度分劃一般為0.5℃，讀數時可估計到0.1℃。與普通溫度表不同的是，在毛細管酒精柱中安放了一個深色的、啞鈴形的游標，如圖3所示。

圖3 啞鈴狀游標

游標在液柱內可以移動，當溫度降低時，酒精液面到達游標頂端，液膜的表面張力克服了游標與毛細管壁的摩擦力而將游標拉向球部方向；當溫度升高時，酒精會通過游標與毛細管之間的狹縫逸出，而游標與毛細管之間的摩擦力又足以使它在原地不動。游標遠離球部的一段就保持了最低溫度的示值。

測量時，最低溫度表也應該橫放。

（4）曲管地溫表

地溫表有兩套，一套是曲管地溫表，用於測量地面以下5厘米、10厘米、15厘米、20厘米深度的土壤溫度；另一套為直管地溫表，用於測量40厘米、80厘米、160厘米、320厘米深度的土壤溫度。

曲管地溫表是一種表柱在最低刻度線以下彎成直角或任何其他適當角度的玻璃水銀溫度表，通常彎曲成135°，如圖4所示。曲管地溫表用於測量深度為20厘米或少於20厘米深的土壤溫度。溫度表的球部埋入地下到需要的深度，直接在溫度表上讀取示值。

圖4 曲管地溫表的安裝

主要誤差來源

（1）零點永遠位移

（2）球部暫時變形

（3）壓力變化

（4）刻度不準確

（5）讀數方法不正確

（6）熱滯效應

（7）酒精溫度表產生誤差的特殊原因

（8）最高溫度表產生誤差的特殊原因

上述一系列原因引起的誤差，有的屬於系統誤差，有的屬於隨機誤差。對於系統誤差，可以通過檢定獲得器差，從而對測量結果加以修正。