у стан теплового контакту з тим тілом, температуру якого необхідно виміряти, можна на підставі нульового початку термодинаміки стверджувати, що після часу, достатнього для встановлення термодинамічної рівноваги, їх температури зрівняються. Це дозволяє приписати тілу те ж значення температури, яке показує термометр.
Інший метод вимірювання температури реалізований в пірометрах - приладах для вимірювання яркостной температури тіл по інтенсивності їх теплового випромінювання. При цьому досягається рівноважний стан термодинамічної системи, що складається з самого пірометра і теплового випромінювання, прийнятого ім. Детальніше це явище розглянуто в розділі курсу, присвяченому квантовим властивостям рівноважного теплового випромінювання. Зараз ми тільки відзначимо, що оптична пірометрія (безконтактні методи вимірювання температур) використовується в металургії для вимірювання температури розплаву і прокату, в лабораторних і виробничих процесах, де необхідно вимір температури нагрітих газів, а також при дослідженнях плазми.
Перший термометр був винайдений Галілео Галілеєм (1564 - 1642) і представляв собою газовий термометр.
Газовий термометр постійного об'єму складається з термометрического тіла - порції газу, укладеної в посудину, з'єднаний з допомогою трубки з манометром. Вимірювана фізична величина (термометрический ознака), що забезпечує визначення температури, - тиск газу при деякому фіксованому об'ємі. Сталість обсягу досягається тим, що вертикальним переміщенням лівої трубки рівень в правій трубці манометра доводиться до одного і того ж значення (опорної мітки) і в цей момент проводиться вимірювання різниці висот рівнів рідини в манометрі. Облік різних поправок (наприклад, теплового розширення скляних деталей термометра, адсорбції газу і т.д.) дозволяє досягти точності вимірювання температури газовим термометром постійного об'єму, рівної однієї тисячної кельвіна.
Газові термометри мають ту перевагу, що температура, обумовлена ??з їх допомогою, при малих плотностях газу не залежить від природи використовуваного газу, а шкала газового термометра - добре збігаються з абсолютної шкалою температур (про неї докладно буде сказано нижче). У другому розділі ми докладніше опишемо ідеально-газовий термометр, що визначає абсолютну шкалу температур.
Газові термометри використовують для градуювання інших видів термометрів, наприклад, рідинних. Вони більш зручні на практиці, однак, шкала рідинного термометра, проградуированного по газовому, виявляється, як правило, нерівномірною. Це пов'язано з тим, що щільність рідин нелінійним чином залежить від їх температури.
Рідинної термометр - це найбільш часто використовуваний у повсякденному житті термометр, заснований на зміні об'єму рідини при зміні її температури. У ртутно-скляному термометрі термометричним тілом є ртуть, поміщена в скляний балон з капіляром. Термометричним ознакою є відстань від меніска ртуті в капілярі до довільної фіксованої точки. Ртутні термометри використовують в діапазоні температур від - 35 oC до декількох сотень градусів Цельсія. При високих температурах (понад 300 oC) в капіляр накачують азот (тиск до 100 атм або 107 Па), щоб перешкодити кипінню ртуті. Застосування в рідинному термометрі замість ртуті таллия дозволяє істотно понизити нижню межу вимірювання температури до - 59 oC.
Іншими видами широко поширених рідинних термометрів є спиртової (від - 80 oC до +80 oC) і пентанових (від - 200 oC до +35 oC). Відзначимо, що воду не можна застосовувати як термометрического тіла в рідинному термометрі: обсяг води з підвищенням температури спочатку падає, а потім зростає, що робить неможливим використання об'єму води в якості термометрического ознаки.
З розвитком вимірювальної техніки, найбільш зручними технічними видами термометрів стали ті, в яких термометричним ознакою є електричний сигнал. Це термосопротивления (металеві та напівпровідникові) і термопари.
У металевому термометрі опору вимір температури засноване на явищі зростання опору металу із зростанням температури. Для більшості металів поблизу кімнатної температури ця залежність близька до лінійної, а для чистих металів відносне зміна їхнього опору при підвищенні температури на 1 К (температурний коефіцієнт опору) має величину близьку до 4 * 10-3 1/К. Термометричним ознакою є електричний опір термометрического тіла - металевого дроту. Найчастіше використовують платинову дріт, а також мідний дріт або їх різні сплави. Діапазон застосування таких термометрів від водневих температур (~ 20 К) до сотень градусів Цельсія. При низьких температурах в металевих термометрах залежність опору від температури стає істотно нелінійної, і термометр вимагає ретельної калібрування.
У напівпровідниковому термометрі опору (термістори) вимір...
