玻璃管液体温度计

图2．1 玻璃管液体温度计示意图

1—玻璃温包；2—毛细管；3—刻度标尺；4—膨胀室

玻璃管液体温度计也称玻璃管温度计，如图2．1所示。玻璃温度计是借助于液体的膨胀性质而制成的温度测量装置，它是生产上和实验中使用最广泛的一种温度计，其特点是测量准确、读数直观、结构简单、价格低廉、使用方便。 但玻璃管温度计也具有易碎、不能自动记录、体积比较大的缺点，有些小容积的装置不便使用。

（1）测温原理

玻璃管液体温度计由装有液体的玻璃温包、毛细管、刻度尺、膨胀室构成。 它的测温原理就是应用了液体在受热之后体积发生膨胀的性质。 液体的热膨胀可以表示为

Vt1－Vt2＝Vt0（α－α′）（t1－t2） （2．2）

式中 Vt1，Vt2——液体在温度分别为t1和t2时的体积；

Vt0——同一液体在0℃下的体积；

α——液体的体积膨胀系数；

α′——盛液容器（如温包、毛细管）的温度系数。

由式（2．2）可知，体积膨胀系数越大，液体的体积随温度的升高而增加的数值也越大。 因此，选用体积膨胀系数值大的工作液体可以提高温度计的测量精度。 在玻璃管液体温度计中，常用的工作液体为水银和酒精。

玻璃管液体温度计有不同的分类方式。 按用途可以分为标准用、实验室用、工业用和特殊用等类型。 按刻度的标注方式可以分为棒式（厚壁毛细管制）——温度标在管外表面上；内标式（薄壁毛细管制）——温度标在乳白色玻璃板上，外用玻璃壳罩着；外标式——将玻璃毛细管直接固定在外板上。

标准温度计分为两个等级，一等标准温度每组13支，最小分度值为0．05℃；二等标准温度计每组7支，最小分度值为0．1℃。 均为全浸式，表2．1是其技术数据。

表2．1 标准水银温度计的基本技术参数

实验用的水银温度计允许误差范围及标准温度计技术指标见表2．2。

表2．2 实验用水银温度计允许基本误差／℃

（2）使用玻璃管液体温度计的注意事项

1）露出柱的修正

使用玻璃管液体温度计时，应注意全浸式、半浸式的区别。 如果外露部分的环境温度与分度规定的条件不同，其指示值应做修正。 其修正式为

Δt＝α·n（t B－t A） （2．3）

式中 α——感温液体的体积膨胀系数，水银为0．00016，酒精为0．00103；

n——外露部分的水银柱高度读数，℃；

t B——温度计的示值温度，℃；

t A——使用条件下外露部分空气温度，℃。

例 在冬天室温为4℃时做实验，用一支1／10℃的精密水银温度计测量蒸汽温度，温度计安装在如图2．2中的蒸汽管的三通上。 实际上，此时仅有温包部分处于蒸汽中，温度计的示值为105℃。 问：如果不计算露出柱修正值引起的误差是多少？

图2．2 测量蒸汽温度

解 Δt＝αn（t B－t A）

α＝0．00016

Δt＝0．00016×105（105－40）℃＝1．7℃

相对误差＝1．6％

虽然误差不太大，但如果不把修正值加入到数据中，那么就失去了使用精密温度计进行测量的意义，还不如用一支最小分度为1℃的普通温度计进行测量。

2）骤冷骤热

温度计不经预热，而立即把温度计插入到介质中或从介质中抽出，这都是较为常见的不正常的使用方法。 这样往往会使水银柱断开或引起温包晶粒变粗，零位变动过限而使温度计报废。

3）玻璃管液体温度计的标定

通常用标准温度计进行比较标定。 最终作出标准曲线以便随时使用。 在使用玻璃管液体温度计时，使用时间较长的温度计因骤冷骤热而变形，会增加误差。 通过检查零点是否偏移可判断是否需要重新标定。 当玻璃管液体温度计出现液柱中断现象，可将水银温度计的温包置于干冰中，这时水银收缩，全部回至温包内；对酒精温度计则用甩动或冷却温包端，使之复原。但无论何种温度计，修复后必须重新标定。