机械式温度计是什么 机械式温度计工作原理

更新时间: 2024-06-14 08:24:06

导语:机械式温度计是什么?可能很多人还是不太清楚,现在随着科技的不断发展,机械式温度计也在不断演进。新材料的运用、工艺的改进,使得机械式温度计在精度和稳定性上都有了长足的进步,未来,机械式温度计有望在更多领域发挥重要作用,成为科研和生产中不可或缺的重要工具,下面就一起去看看机械式温度计工作原理吧!

机械式温度计是什么

大多数物质加热时膨胀,冷却时收缩。大部分温度计正是按照热胀冷缩的原理进行工作的。更确切地说,温度计的工作依赖于不同物质对温度变化的不同反应。玻璃液体温度计是一种简单的装置,它可以在较大的温度范围内给出相对精确的读数。这种设计从16世纪后期发明之后一直保持不变。当温度上升,液体分子变得很活跃并且开始伸展(液体膨胀),体积增大,多出来的液体被挤到上面的毛细管中;反之,温度降低时液体又缩回玻璃泡中。这个过程中液面所对应的刻度就是相应的温度值。每天的最高温度和最低温度是相当重要的,需要通过特殊设计的玻璃温度计来进行测量。

测量最高温度的温度计中的液体是液态汞(水银),这种温度计在感应部分与毛细管之间形成一个狭窄的通道。当温度升高时,感应部分水银体积膨胀,进入毛细管中;而温度下降时,毛细管中水银因为表面张力作用,不能通过狭窄的通道缩回感应部分中,因此,这部分水银柱的顶端保持在最高点的位置,可以测得最高温度。这种温度计可以通过振动或旋转使得水银柱全部回到玻璃球中,当水银柱复位后,显示的就是当前的气温值。与测量最高温度不同,测量最低温度的温度计装的是低密度液体,如酒精。酒精温度计中有一个哑铃状的游标。

温度下降,酒精柱收缩到游标顶端时,游标受酒精表面张力的作用被酒精柱带动下降。温度上升时,酒精膨胀绕过游标,而游标由于与管壁之间摩擦力维持在原处。这种温度计只要倾斜就可以让游标回到酒精柱顶端,由于游标是自由移动的,所以最低温度计必须水平放置,否则游标就会回到底部。另一种常用的机械温度计是双金属片温度计。顾名思义,这种温度计由两条膨胀系数相差很大的金属薄片焊接在一起。当温度变化时,两种金属片会膨胀或收缩,但是它们的变化程度是不同的,就会导致金属片卷曲。金属片曲率的变化对应温度的变化。

这种双金属片的温度计在气象上的基本用途是温度的连续自动记录。金属片曲率的变化可以用来移动笔杆,使其在一个顺时针旋转的校准图上记录温度值。虽然很方便,但是这种温度计获得的读数通常不如水银温度计的读数准确。为了获得更可靠的数值,双金属片温度计必须定期与标准温度计进行比较来校准。

机械式温度计工作原理

机械式温度计的工作原理主要基于物质的热胀冷缩特性,以及不同金属在温度变化下的不同膨胀程度。

这类温度计通常包含感温元件、传动装置和指示装置三个主要部分。感温元件是温度计的敏感部分,它直接响应温度的变化。常见的感温元件包括液体膨胀式和金属膨胀式。液体膨胀式温度计利用液体(如酒精或汞)在温度升高时体积膨胀的特性,而金属膨胀式温度计则利用金属(如钢、铜、铁)在温度变化下长度变化的原理。扭转式感温元件则是利用金属丝或合金在温度变化下弹性模量发生变化,从而产生扭转变形的原理来实现温度测量的。

传动装置将感温元件的微小变形转换成足够大的机械位移,以便将温度的变化转换成机械的位移。指示装置是机械式温度计的重要组成部分,它将传动装置转换成的机械位移转换成具体的温度值。指示装置一般是由指针、刻度盘和透镜组成的,指针通过传动装置的机械位移转动,指向刻度盘上对应的温度刻度,透镜可以让显示更加清晰。

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