Termometrai: kaip jie atsirado ir kas patikrina, ar jie rodo tiesą?

2020-11-25

Technologijoms nuolat vystantis ir keičiantis, kai kurie prietaisai išlieka kone tokie patys net ir kelis šimtus metų. Renesanso laikais italų atradėjams pastebėjus, kad kai kurios medžiagos keičiantis temperatūroms plečiasi, buvo išrasti termometro prototipai. Pasaulinės pandemijos metu vis dažniau matome naudojamus infraraudonaisiais spinduliais žmogaus kūną matuojančius termometrus, tačiau jų tikslumą vertinantys metrologai pastebi, kad klasikinių termometrų jie taip lengvai neišstums.

termometrų patikra

Vandenį keitė alkoholiu ir gyvsidabriu

Pirmieji termometrai buvo išrasti prieš daugiau nei 400 metų. Italų išradėjas Galileo Galilėjus dar XVI a. pastebėjo, kad temperatūrų pokyčius galima matuoti paprasčiausiais stikliniais indais, pripildytais skysčio, reaguojančio į temperatūrų pokyčius, ir sukonstravo termoskopą.

Šį prietaisą sudarė nedidelis tuščiaviduris rutulys, kurio atviras galas buvo prilydytas prie stiklinio vamzdelio.

Rutulį įkaitinus, laisvas vamzdelio galas patalpinamas į vandenį – pastebėta, kad rutuliui vėstant, vanduo, veikiamas išorinio atmosferos slėgio, ima kilti į viršų.

Taigi mažėjant temperatūrai vanduo vamzdeliu kildavo į viršų, o temperatūrai didėjant – leisdavosi žemyn.

Tiesa, šis prietaisas neturėjo jokios skalės, todėl įvertinti tikslią temperatūrą laipsniais, taip, kaip juos suprantame dabar, nebuvo įmanoma.

Vėliau vanduo buvo keičiamas alkoholiu bei gyvsidabriu, o tikslesnės skalės buvo sugalvotos XVII a. pabaigoje ir XVIII a.

Atskaitos taškais Gabrielis Farenheitas pasirinko druskos tirpalo virimo ir šalimo temperatūrą, tuo tarpu vėliau švedas Andersas Celsius – atitinkamas vandens temperatūras.

Tiesa, iš pradžių jo sugalvota skalė buvo „aukštyn kojomis“ ir virimo temperatūrą žymėjo 0 laipsnių, o užšalimo – 100.

Skirtingų matavimo skalių aštuoniolikto amžiaus pabaigoje buvo netoli 20, tačiau nieko keisto, jog būtent šių išradėjų vardai mums žinomi geriausiai – jų sugalvotos skalės dabar naudojamos plačiausiai.

Technologijos beveik nesikeičia

Nuo XVII-XVIII a. išradimų termometro principais menkai pasikeitė. Kaip sako termometrų patikrą atliekančio Vilniaus metrologijos centro (VMC) Jungtinės laboratorijos vadovas Justinas Šimanskis, per pastaruosius keliolika metų atsirado naujų būdų matuoti temperatūrą, tačiau skysčių plėtimusi paremtų termometrų niekas taip paprastai neišstums.

„Didžiausias įvykis per paskutinius keliolika metų tai buvo tai, jog žmogaus ir paviršiaus temperatūrai nustatyti pradėti dažniau naudoti infraraudonųjų spindulių termometrai.

Nors tikslumas kiek mažesnis, tačiau tai patogu, nes norint greičiau identifikuoti pirminius temperatūros neatitikimus. Šį patogumą matome pandemijos metu, kai medicinos įstaigos ar didesnės verslo įmonės prie įėjimo tiesiog nuskenuoja žmonių temperatūrą“, – sakė VMC specialistas.

Skystiniai ir gyvsidabrio termometrai, anot J.Šimanskio, universaliausi, mat juos galima naudoti ir medicinoje nustatant žmogaus kūno temperatūrą, ir matuoti aplinkos sąlygas, ir tirpalų temperatūrą laboratorijose.

Paklaidos tesiekia padalą

Nors stikliniai skystiniai arba gyvsidabrio termometrai laikomi tikslesniais, jie taip pat turi savo paklaidas.

Jos priklauso nuo termometrų gamintojo deklaruojamų duomenų, tačiau dažniausiai siekia pusės padalos arba visos padalos vertės. Ar termometras telpa į šias paklaidas, laboratorijoje nustato metrologai.

„Termometrų tikrinimo procedūra priklauso nuo termometrų tipo. Skystinis stiklinis arba elektroninis termometras tikrinamas termostato ir etaloninio termometro pagalba. Termostatas reikalingas tam, kad būtų palaikoma pastovi skysčio ar oro temperatūrą, pavyzdžiui – 50°C. Tuomet į šį termostatą yra įmerkiamas etaloninis termometras ir tikrinamas termometras tuo pačiu metu.

Tuomet laukiama, kol temperatūra nebekils, ji turi būti stabili, bei lyginami etaloninio ir tikrinamojo termometro parodymai. Taip galime įvertinti, ar tikrinamo prietaiso parodymai patenka į leistinas paklaidos ribas“, – apie patikros procedūrą pasakojo J.Šimanskis.

Jis priduria, kad esminiams termometrų veikimo principams nesikeičiant, nesikeičia ir patikros metodikos.

Klaidos kaina – milžiniška

Specialistas pastebi, kad daugiausiai termometrų patikrai atveža medicinos įstaigos, kur reikia matuoti temperatūrą dideliam pacientų kiekiui, ir mokslinės ar pramonės laboratorijos, atliekančios tyrimus, kurių tikslumui didelę įtaką daro temperatūra.

J.Šimanskio teigimu, tikslus termometro veikimas yra itin svarbus, o didesnės nei leistinos paklaidos gali turėti neatitaisomų pasekmių.

„Pavyzdžiui, jeigu kalbame apie medicinos įstaigas šių dienų kontekste, jei termometro paklaida bus didesnė, galima neaptikti, jog žmogus karščiuoja ir leidžiama jam toliau dirbti, nors galbūt jam reikalinga gydytojo priežiūra ar saviizoliacija. Juk laiku nepastebėjus tam tikrų simptomų, vėliau jie gali ir komplikuotis“, – svarstė metrologas.

Anot jo, temperatūros netikslumai gali turėti didelės įtakos ir gamybos įmonėms.

Kai kuriose aukštųjų technologijų pramonės ar medicinos sektoriuose, tokiuose kaip lazerių gamyba ar farmacija, labai svarbu preciziškai palaikyti aplinkos sąlygas, temperatūrą, o netinkami termometrų rodmenys gali sugadinti gaminamus produktus ir vartotoją pasiektų netinkamos prekės arba įmonė nurašytų juos ir netektų pajamų. Kitas pavyzdys – tai maisto sandėliavimas. Laikant produktus netinkamoje temperatūroje, jie gali sugesti, o tai potencialiai pakenktų ir sveikatai.

„Termojutikliai matuoja aplinkos sąlygas, o pagal jų rodmenis automatiškai reguliuojamas šildymas, vėdinimas ir kita, todėl netikslus termometras gali automatiškai iškreipti ir kitus parametrus, kurie priklauso nuo temperatūros. Tad labai svarbu kuo anksčiau identifikuoti tokius netikslumus, kad pasekmės būtų kuo mažiau skausmingos“, – tikino VMC specialistas.

Suabejojus ragina kreiptis

VMC fizikinių ir cheminių jonizuojančios spinduliuotės matavimų skyriaus vadovas Vitalijus Gylys pataria, jog norint įsigyti tikslų termometrą, naudinga ieškoti tokio, kuriam jau atlikta metrologinė patikra.

Tai reiškia, jog termometro savybės yra žinomos, o metrologijos centras atlikęs patikrą iš išdavęs patikros sertifikatą patvirtina, jog termometro matavimai yra paklaidos ribose.

„Mūsų rinkos sąlygomis brangesnis įrankis dažnai yra tikslesnis, tačiau reikia atsiminti, jog tikslesnis nereiškia tikslus, todėl geriausia pirkti prietaisą su metrologine patikra arba įsigijus atvežti patikrinti. Tik taip šimtu procentu galėsite būti užtikrinti jo patikimumu.

Be to, prietaisams taikomas patikros periodiškumas, tai padeda įsitikinti, kad prietaisai yra tinkami ir nereikia jų keisti. Pavyzdžiui, stikliniai, elektroniniai ir infraraudonųjų spindulių termometrai periodiškai tikrinami kas dvejus metus, laboratoriniai kas penkerius metus, o bimetaliniai su smeige ar ciferblatais – kasmet“, – sakė metrologas.

termometras su smeige

Jis priduria, kad jeigu atvežus termometrą patikrai bus nustatyta, jog jo parodymai viršija leistinas paklaidas, jam bus išrašyta neatitikties pažyma. „Su ja turėsite svarų argumentą prekę grąžinti“, – pridūrė V.Gylys.

Straipsnis taip pat publikuotas 15min.lt —> https://bit.ly/3malLfC