Рідинні скляні термометри (стр. 6 из 9)
Випадкові погрішності в підрахунках десятих часток розподілу виключають збільшуючи число підрахунків. Так, при перевірці зразкових і точних термометрів з ціною розподілу 0,01; 0,02 і 0,05° С необхідно робити п'ять серій підрахунків, якщо ціна розподілу 0,1 або 0,20С, то - дві або три серії підрахунків, і, нарешті, при перевірці технічних термометрів з ціною розподілу 0,5; 1°С і більше обмежуються однією серією підрахунків. В усіх випадках показання відраховують з точністю до 0,1 ціни поділу шкали. Точність можна збільшити, застосувавши лупу або відліковий мікроскоп.
Необхідно також стежити за правильним положенням ока і візирного пристроїв, щоб уникнути помилок відліку через паралакс, особливо при перевірці кийових термометрів.
Щоб уникнути погрішностей від виступаючого стовпчика термометричної рідини необхідно стежити за правильним зануренням термометрів у термостат. Термометри, градуйовані при неповному зануренні, повинні занурюватися на глибину, зазначену на їхній шкалі. Термометри, градуйовані при повному зануренні, установлюються так, щоб відлічувана оцінка була небагато (на ~ 1 см) вище кришки термостата - це забезпечує правильний відлік показань. Якщо ж такий термометр не може бути занурений до фіксованої поділки, то в показання вносять виправлення на виступаючий стовпчик.
У результаті перевірки технічних термометрів установлюють відповідність технічних характеристик, у тому числі погрішності показань, вимогам стандартів і інструкцій. У результаті перевірки точних лабораторних (у тому числі зразкових) термометрів, крім того, визначають виправлення до їх показань і видають свідчення з таблицею виправлень і з указівкою положення нульової крапки.
1.5 Можливі недоліки роботи
Основними джерелами погрішностей виміру температур скляними рідинними термометрами є: 1) погрішності показань термометрів при нормальних умовах їхньої роботи; 2) погрішності, що є наслідком відхилення умов виміру від нормальних; 3) погрішності, обумовлені дефектами термометра, наприклад, сублімацією термометричної рідини, розривами стовпчика рідини, наявністю пухирців газу в резервуарі, подовжнім зсувом шкали; 4) погрішності виміру, внесені спостерігачем, зокрема , погрішності відліку показань і погрішності визначення виправлень.
Погрішності показань термометрів в основному є наслідком погрішностей градуюванні шкали, внесених при виготовленні термометрів. При градуюванні термометра на шкальну пластину наносять дві (або трохи) основні оцінки шляхом порівняння з показаннями зразкових термометрів. Потім проміжки між нанесеними оцінками поділяють на рівні частини. При цих умовах джерелами градуювальних погрішностей є: помилки в нанесенні основних і проміжних оцінок шкали; нерівномірність перетину каналу капіляра по його довжині; нелінійна залежність обсягів термометричної рідини і резервуара від температури.
Термічні післядії в склі також впливають на величину погрішностей показань термометрів (переважно ртутних), частково при градуировке, а в основному при їхньому використанні.
Загальними і спеціальними стандартами на термометри встановлені припустимі погрішності показань термометрів. Ці величини залежать в основному від двох факторів: ціни найменшого розподілу шкали і температури. Чим більше ціна розподілу шкали і чим вище температура, для виміру якої призначений термометр, тим більше величина припустимої погрішності, установлена стандартом. Оскільки погрішності показань будь-якого термометра обмежені припустимими погрішностями, те останні характеризують ту точність виміру температури, що може бути забезпечена при нормальних умовах роботи термометра. Коли ж необхідно підвищити точність виміру, наприклад, при різних лабораторних вимірах, то в показання термометрів вносять виправлення, визначені в результаті перевірки термометрів, крім, таким чином, систематичні градуювальні погрішності. Погрішності показань термометра в різних крапках шкали можуть розрізнятися по величині і за знаком, тому показання термометрів перевіряють у декількох точках шкали. Уведенням виправлень може бути значно підвищена точність виміру. Наприклад, для лабораторних ртутних термометрів з межами виміру 0-50°С и ціною розподілу 0,1°С стандартом установлена припустима погрішність ±0,2° С и за умови уведення виправлень може бути забезпечена точність виміру ±0,02° С.
Погрішність, що виникла внаслідок старіння термометра; може бути легко виключена. Для цього вимірюють положення нульової крапки термометра, потім до усіх виправлень, даним у свідченні на термометр, додають різниця між старим (за свідченням) і новим положенням нульової крапки.
Якщо за умовами застосування термометр, градуйований при повному зануренні, не може бути занурений нормально у вимірюване середовище і мається виступаючий стовпчик термометричної Рідини, то виникає погрішність, величина якої прямо пропорційна: величині виступаючого стовпчика п; різниці між вимірюваною температурою t і середньою температурою виступаючого стовпчика t величині видимого коефіцієнта розширення термометричної рідини. Для виключення зазначеної погрішності уводять виправлення ∆t, що обчислюється по формулі
(8)Замість невідомої вимірюваної температури t у формулу (8) можна підставляти показання термометра. Середню температуру виступаючого стовпчика t вимірюють допоміжним термометром, однак умови виміру можуть забезпечити лише приблизне значення. Тому значення n и t округляють до двох-трьох значущих цифр, унаслідок чого виправлення можна обчислити лише з обмеженою точністю.
У термометрах, градуйованих при неповному зануренні, аналогічна погрішність буде в тому випадку, коли середня температура виступаючого стовпчика t2 при вимірі буде відрізнятися від середньої температури виступаючого стовпчика t1 при градуюванні термометра. У цьому випадку формула для обчислення виправлення буде мати такий вигляд:
∆t = βn(t1– t2).
У ртутних термометрів погрішність, викликана виступаючим стовпчиком ртуті, у шість-вісьмох разів менше, ніж у нертутних, при однакових інших умовах за рахунок меншого значення β. Таким чином, у даному випадку менше значення (3 є перевагою ртуті як термометричної рідини.
Досить великі значення погрішності від ефекту виступаючого стовпчика іноді спостерігаються в технічних термометрів з довжиною нижньої частини більш 1000 мм, якщо термометр занурений у середовище з неоднорідною температурою. У таких випадках погрішність можна визначити тільки експериментально: шляхом порівняння з контрольним термометром опору або термопарою.
Однієї з причин, що викликають погрішності показань термометрів, є зміна зовнішнього і внутрішнього тисків, що впливають на стінки резервуара. Джерелами внутрішнього тиску є тиск стовпчика рідини, що знаходиться в капілярі, і тиск газу в газонаповнених термометрах, джерелами зовнішнього тиску - тиск атмосферного повітря і тиск вимірюваного середовища. Ефективний тиск, що діє на стінки резервуара, є різницею зовнішнього і внутрішнього тисків. Зміна показань термометра при зміні зовнішнього (або внутрішнього) тиски може бути розраховане як добуток величини зміни тиску в міліметрах ртутного стовпа на коефіцієнт зовнішнього тиску, рівний 0,00015 град/мм рт. ст., або відповідно на коефіцієнт внутрішнього тиску, рівний 0,00016 град/мм рт. ст. При фіксованому значенні вимірюваної температури зміна внутрішнього тиску за рахунок тиску стовпчика рідини може коливатися тільки при зміні положення термометра, наприклад, з вертикального в похилих або горизонтальне" У точних лабораторних термометрів зміна внутрішнього тиску з зазначеної причини може досягати, 300-400 мм рт. ст., що відповідає зміна показань буде близько 0,05° С. Така погрішність при точних вимірах повинна враховуватися.
Найбільша зміна абсолютного внутрішнього тиску можливо у високоградусних термометрах за рахунок коливань температури навколишнього середовища. Наприклад, якщо при визначеній вимірюваній температурі тиск усередині високоградусного термометра дорівнює 50 кгс/див2 при температурі навколишнього повітря 20° С, те з підвищенням цієї температури до 30° С тиск усередині термометра зросте на ~ 1,7 кгс/див2 і показання термометра зменшаться на ~0,25°С. Однак зазначена величина значно менше припустимих погрішностей високоградусних термометрів і може не враховуватися.
Однієї з причин погрішностей при вимірі температури, що знижується, ртутними термометрами з вузькими капілярами є затримка руху ртутного стовпчика, що залежить від сил тертя між ртуттю і капіляром. Щоб виключити нерівномірність руху ртутного стовпчика, перед відліком показань термометр постукують.
Значні погрішності показань термометрів можуть бути викликані різними дефектами термометра, наприклад, розривами стовпчика термометричної рідини, сублімацією термометричної рідини і дистиляцією її у верхній частині капіляра і т.п. Виявлені дефекти повинні бути усунуті. Розриви ртутного стовпчика в ртутних термометрів з розширенням у верхній частині капіляра з'єднують, підігріваючи термометр доти , поки частки, що відірвалися, не вийдуть у верхнє розширення і не з'єднаються там із ртутним стовпчиком. Особливо обережно варто проводити цю операцію з високоградусними термометрами, у яких над ртутним стовпчиком знаходиться газ, щоб уникнути розриву резервуара термометра внутрішнім тиском. Якщо конструкція термометра така, що при охолодженні до температури не нижче -38° С уся ртуть може піти з капіляра в резервуар, то розриви можна з'єднати охолодженням термометра. При цьому не слід допускати влучення пухирців газу в масу ртуті, що знаходиться в резервуарі газонаповнених термометрів. Розриви стовпчика рідини в нертутних термометрів можна з'єднувати центрифугуваннямм або струшуванням термометра.