Рабочей жидкостью в термометрах служат обычно ртуть и органические жидкости. Ртутно-стеклянные термометры используются для измерения температуры в пределах от –30 до +500 °C Термометры с органическими жидкостями называются низкотемпературными, в них применяют этиловый спирт до –130 °C; толуол до –90 °C; петролейный эфир до –130 °C и пентан до –190 °C.
Ртутные стеклянные термометры разделяют на палочные (рисунок 1.1, а) и с вложенной стеклянной шкалой (рисунок 1.1, б). Палочный термометр представляет собой толстостенную капиллярную трубку из термостойкого стекла или кварца, на которую нанесены деления шкалы. При наблюдении сквозь толщу стекла капилляр представляется значительно увеличенным и столбик жидкости хорошо виден, несмотря на очень малый действительный размер капилляра. Резервуар со ртутью у палочных термометров имеет наружный диаметр, одинаковый с наружным диаметром капиллярной трубки. Палочные термометры обладают высокой точностью и применяются для лабораторных измерений. Стеклянные термометры с вложенной шкалой отличаются тем, что капиллярная трубка имеет небольшой наружный диаметр, а деления шкалы нанесены на плоскую пластинку из молочного стекла, расположенную сзади капиллярной трубки. Шкала и капилляр заключены в стеклянную оболочку, припаянную к резервуару.
Шкала термометра справедлива, когда глубина его погружения равна высоте столбика измерительной жидкости. При этом жидкость, находящаяся в резервуаре и капилляре, имеет температуру измеряемой среды. Если столбик жидкости выступает над уровнем погружения термометра, то температура выступающей части будет отличаться от температуры измеряемой среды. Следовательно, выступающий столбик дополнительно удлиняется или укорачивается в зависимости от температуры окружающей среды.
Рисунок 1.1 – Ртутные стеклянные термометры:
а) палочные; б) с вложенной стеклянной шкалой
Биметаллический термометр имеет чувствительный элемент в виде плоской или спиральной пружины, спаянной из двух разнородных пластин. Пластины изготавливают из металлов с разными коэффициентами температурного расширения. При нагревании обе пластины удлиняются и пружина изгибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом. По величине изгиба судят о температуре нагрева. Биметаллический термометр применен в термографе.