Termometry i higrometry. Rodzaje, sposób działania, odczytywanie wskazań

● Zgodnie z zasadą działania, termometry dzielą się m.in. na: cieczowe, bimetalowe, gazowe, parowe, radiacyjne, elektryczne i rezystancyjne. ● Ze względu na przeznaczenie termometry podzielić można na: meteorologiczne, zaokienne, pokojowe, laboratoryjne i lekarskie. ● Higrometr, czyli wilgotnościomierz, to przyrząd służący do wyznaczania wilgotności gazów, w szczególności powietrza.

Termometr wykorzystywany jest do pośredniego pomiaru temperatury. Wskazywana przez przyrząd wartość zależy od zmian właściwości ciała termometrycznego. Wpływ na te wahnięcia ma temperatura. Dla przykładu, zawarta w termometrze cieczowym rtęć, która znajduje się kapilarze, rozszerza się pod wpływem wysokiej temperatury. Dzięki temu możliwy jest odczyt wartości temperatury na skali znajdującej się obok kapilary. 

Dostępne termometry można podzielić przyjmując za kryterium zasadę działania lub przeznaczenie. W przypadku pierwszego rozróżnienia należy wskazać przyrządy:

– cieczowe – wykorzystują rozszerzalność cieplną cieczy: – rtęciowe – do temperatur od -38 do +356 st. Celsjusza, – alkoholowe – od -70 do +120 st. Celsjusza, – bimetaliczne – bazują na różnicach w rozszerzalności dwóch metali, – gazowe – mierzy się objętość przy stałym ciśnieniu lub ciśnienie przy stałej objętości, – parowe – opierają się na zależności ciśnienia nasyconej pary od temperatury, – radiacyjne – pomiar promieniowania emitowanego przez ciała, – elektryczne – wykorzystują wpływ temperatury na właściwości elektryczne materiałów używanych do budowy czujników,  – magnetyczne (paramagnetyczne) – do pomiaru o wartościach mniejszych od 1 kelwina, – rezystancyjne – wykorzystują zależność rezystancji (oporu) metali i półprzewodników od temperatury. W tego typu termometrach mogą być użyte takie materiały, jak: platyna, brąz, półprzewodniki, specjalne stopy (termistory – rezystory półprzewodnikowe), – termometry wykorzystujące różnicę potencjałów na stykach różnych materiałów wraz z temperaturą: termometr termoelektryczny i półprzewodnikowy.

Jeśli natomiast klasyfikacja opiera się na przeznaczeniu, wyróżnia się termometry: – meteorologiczne – maksymalny o zakresie od -35 do +50 st. Celsjusza i minimalny o zakresie od -50 do +35 st. Celsjusza,  – zaokienne – od -50 do +50 st. Celsjusza, – pokojowe – od 0 do 40 st. Celsjusza, – laboratoryjne  – od 0 do 150 st. Celsjusza, – lekarskie – zakres od 35 do 42 st. Celsjusza.

Za czas wynalezienia pierwszego termometru uznawany jest rok 210 p.n.e., a za jego twórcę Filon z Bizancjum – grecki pisarz, mechanik i wynalazca. Przyrząd ten znacznie odbiegał zarówno wyglądem, jak funkcjonalnością od znanych dziś termometrów. Pierwszym zatwierdzonym jako precyzyjny aparat do pomiaru temperatury jest wynaleziony w XVII wieku termometr stworzony przez Gabriela Fahrenheita. 

Higrometr określany jest jako wilgotnościomierz. W obrębie tego typu przyrządów wyróżnia się m.in. psychometry. Są to przyrządy oparte na pomiarze z wykorzystaniem suchego i wilgotnego termometru. We współczesnych wilgotnościomierzach wykorzystuje się pomiar elektroniczny. Wykorzystywane rozwiązania pozwalają na określenie zawartości wody w powietrzu, temperatury, ciśnienia, itp.

Specjalną grupą higrometrów są psychrometry (gr. psychros - zimny, chłodny). Stosuje się w nim dwa termometry, z których jeden jest suchy, a drugi mokry (pojemniczek rtęciowy wilgotnego termometru otoczony jest batystem, którego koniec znajduje się w wodzie). Zachodzi wówczas zjawisko hamowania parowania przez wilgotne powietrze oraz przyspieszenia procesu parowania przez suche cząstki gazu.  Wilgotny przyrząd wskazuje temperaturę niższą od suchego odpowiednika. Wyjątek stanowi całkowite nasycenie otoczenia parą wodną. Dzięki psychrometrycznej różnicy można obliczyć względną wilgotność, wykorzystując odpowiednie tablice psychrometryczne.

Pierwsze pomiary poziomu wilgotności odbywały się już XV i XVI wieku. Pomiary te dotyczyły określenia stężenia gęstniejącej pary wodnej w powietrzu. Za twórcę pierwszego higrometru uznawany jest Leonardo da Vinci, który w 1500 roku zbudował przyrząd składający się z kuli wełnianej zawieszonej na wadze, która zmieniała swój ciężar pod wpływem wchłoniętej wilgoci. Późniejsze badania wyodrębniły wiele różnych materiałów reagujących na zmianę wilgotności, w tym nieorganiczne (np. minerały) i organiczne (np. włosy, rośliny). 

Współczesne higrometry to przyrządy elektroniczne, które wskazują także wartości innych czynników atmosferycznych. Popularne są przenośne stacje meteo, dzięki którym można odczytać temperaturę, wilgotność względną itp. Urządzenia elektroniczne bazują na zmianie pojemności w czujniku sondy pomiarowej. Do termohigrometrów dołączone jest świadectwo wzorcowania, stanowiące potwierdzenie poprawności wskazywanych wartości. Certyfikat kalibracji wydaje laboratorium pomiarowe, które określa, czy dokładność urządzenia odpowiada specyfikacji producenta.

Optymalna wilgotność w konkretnym pomieszczeniu powinna oscylować w granicach od 40 do 60 proc. Obecne na rynku przyrządy różnią się pod względem rodzaju wskazywanych parametrów. Kupując wielofunkcyjne urządzenie, nie trzeba inwestować w dodatkowy termometr, barometr itp. Wilgotnościomierz jest niezwykle przydatnym przyrządem, gdyż zbyt niska lub nadmierna zawartość pary wodnej w pomieszczeniach źle wpływa na ogólny stan zdrowia. Najczęstsze objawy gorszego samopoczucia, które wywołane jest zbyt wysoką wilgotnością powietrza, to: kaszel, ból głowy, łzawienie itp. Zbyt niska wilgotność natomiast może powodować wysuszanie się śluzówki nosa, oczu i gardła, co z kolei może prowadzić do różnych infekcji. 

Zakup wilgotnościomierza jest szczególnie wskazany dla osób mających małe dzieci. Są one bowiem szczególnie wrażliwe na niekorzystne warunki panujące w domu. Przed zakupem konkretnego modelu należy jednak upewnić się, czy ma on świadectwo wzorcowania.