Instrumente folosite în determinarea temperaturii

aerului şi a solului

Profesor coordonator : Asist.univ.dr. Elena Grigore

Realizatori :Matei Denisa – PetruțaManea Mihai – Alexandru Florea Mihai – Teodor Neagu Robert – Gabriel

Grupa 113

Definiție

Temperatura este una dintre însuşirile fizice esențiale ale materiei şi caracterizează starea de încălzire sau răcire a diferitelor corpuri . Temperatura se determină cu ajutorul termometrelor, pe baza relației dintre temperatură şi volum.

Ştiați că:

• Cele mai frecvent utilizate lichide termometrice sunt:mercurul, alcoolul şi toluenul deoarece acestea se dilată ori se contractă sensibil şi constant la cele mai mici creşteri sau scăderi ale temperaturii?

Fig. 1 Mercur

Alcătuirea termometrelor:

• Rezervor de sticlă sferic sau cilindric• Tub îngust de sticlă• Lichid:

• Mercur: punct de îngheț: -38,87ᵒ C, punct de fierbere 356,9ᵒ C. (utilizat în termometre cu care se măsoară temperaturi ridicate)

• Alcool: punct de îngheț -117,3ᵒC , punct de fierbere 78,5 ᵒ C. (utilizat în termometre cu care se măsoară temperaturi scăzute.

Puncte fixe: zero, care s-a stabilit prin introducerea unui instrument în gheață Punct zero „loo”, s-a stabilit prin introducerea termometrului în apă în curs de fierbere.

Fig. 2 Termometru

Scări termometrice :

Scara termometrică Celsius (Cº/centigrade) care este cel mai frecvent utilizată pe plan mondial (scara universală), aceasta având două valori importante: t1=0ºC (punctul de îngheț al apei la o atmosferă) şi t2=100ºC (punctul de fierbere al apei la o atmosferă);

Scara Fahrenheit (ºF) cu un interval de 180 ºF (32ºF-212ºF);

Scara Kelvin (K) sau scara temperaturii absolute la care 0 K = -273,15ºC (zero absolut); temperatura în grade Kelvin poate fi calculată prin adăugarea cifrei 273,15 temperaturii în grade Celsius;

Scara Reaumur (ºR), cu gradații cuprinse între 0 (punctul de îngheț al apei) şi 80ºR (punctul de fierbere al apei);

Scara Rankine (ºRa), cu punctul de fierbere al apei la 671,67ºRa şi punctul de îngheț al apei la 491,67 ºRa.

Fig. 3 Andres Celsius Fig. 4 Daniel Fahrenheit

Fig. 5 Lord Kelvin Fig. 6 René Antoine Ferchault de Réaumur

Temperatura aerului

Temperatura este principala caracteristică a climei, de ea depinde în mare măsură şi regimul celorlalte elemente meteorologice, deci cunoaşterea ei este indispensabilă. Măsurarea temperaturilor aerului, precum maximele şi minimile se efectuează la orele: 01, 07, 13, 19.

NR.CRT. TERMOMETRE CU CITIRE

DIRECTĂ1. Termometrul meteorologic ordinar

2. Termometrul de maximă

3. Termometrul de minimă

4. Termometrul de minimă şi maximă Six-Bellani

Tab. 1

Termometrul meteorologic ordinar

Este format din: tub protector scară tub capilar rezervor

Este aşezat în primul adăpost meteorologic alături de un alt termometru ordinar, alcătuind psihrometrul de staţie.

Acest termometru se aşează pe verticală la înălţimea de 2m faţă de sol şi este mereu pe partea stângă a stativului. Măsurătorile se fac din 6 în 6 ore.

Fig. 7 Termometru meteorologic ordinar

Termometrul de maximă

Este un termometru cu mercur folosit pentru determinarea temperaturilor ridicate, iar construcția sa este asemănătoare cu cea a termometrului ordinar.Diferențe: • o îngustare a tubului capilar situată în apropierea locului unde acesta este

sudat la rezervorul cu mercur. • Termometrul de maximă este mai scurt, iar rezervorul are formă sferică sau

cilindrică• Scara începe cu -30 şi se termină cu 50, gradată din 0,5 în 0,5.

Se instalează pe furca superioară a stativului, în poziție quasiorizontală, cu mansonul metalic mai ridicat decât rezervorul pentru evitarea scurgerii mercurului.

Rezervorul trebuie să se afle în stânga celui care efectuează citirea, iar manşonul spre dreapta.

Fig. 8 Termometru de maxima

Termometrul de minimă

Este un termometru cu alcool ce ajută la detectarea celei mai scăzute temperaturi. Particularități de construcție:• Rezervorul cu alcool are dimensiuni mai mari• Forma rezervorului este cilindrică şi asemeni unei furci sau

literei ,,U”• În interiorul coloanei de alcool există un indice mobil de porțelan sau

sticlă pentru acumularea unei părți de alcool când temperaturile cresc foarte mult.

• Scara gradată din 0,5 în 0,5, de la -45 LA +45.

Se instalează pe furca inferioară a stativului cu termometre din primul adăpost meteorologic, în poziţie orizontală, cu rezervorul orientat spre stânga şi manşonul spre dreapta faţă de persoana ce efectuează observaţia.

Prima dată se citeşte temperatura indicată la capătul coloanei de alcool apoi temperatura indicată de capătul din dreapta al indicelui de porţelan .

Fig. 9 Termometru de minimă

Termometrul de minimă şi maximă Six-Bellani

Are o construcție specială şi are ca scop determinarea temperaturii maxime şi minime rapid.

Este util ca termometru de rezervă pentru validarea temperaturilor citite la termometrul de maximă şi minimă. Are 2 rezervoare umplute cu alcool, iar în interiorul lor există un indice mobil metalic.

Porțiunile inferioare sunt umplute cu mercur, care separă cele 2 coloane de alcool. Când temperatura va creşte, alcoolul se va dilata şi se va strecura printre capetele indicelui şi pereții tubului capilar, împingând coloana de mercur către ramura rezervorului de nivelare. Atunci când temperatura va scădea, se va întâmpla procesul invers. Fig. 10 Termometrul de minimă și

maximă Six-Bellani

TermografeleSunt mult mai complexe decât termometrele cu citire directă. Alcătuire:

1. Partea receptoare (sesizează variațiile temperaturii)2. Partea transmițătoare (transmite şi amplifică variațiile)3. Partea înregistratoare (înscrie variațiile)

Piesa receptoare este fie o lamă bimetalică, fie un tub manometric de tip Bourdon. La majoritatea termografelor, piesa receptoare se află în afara cutiei aparatului, pentru a avea contact direct cu aerul înconjurător.

Se instalează împreună cu higrograful în cel de-al doilea adăpost meteorologic, în poziție perfect orizontală, cu piesa receptoare la 2 m deasupra solului.

Termografele cu lamă bimetalicăSunt cele mai răspândite şi au

drept piesă receptoare o lamă bimetalică curbată, formată prin sudarea a două lamele, una din oțel (dilatare mare) şi o alta din invar (dilatare mică).

Deformarea are loc conform:

D=L=lungimea lamei bimetalice, , coeficienți de dilatare ai celor 2 lamelet= temperaturacare acționează asupra piesei receptoareg= grosimea lamei bimetalice

Termografe cu lamă bimetalică1. Termograf de tip URSS : Alcătuit dintr-o cutie metalică. Lama bimetalică este fixată rigid de piesa în formă de furcă cu care se termină bara metalică. Partea receptoare este protejată printr-un sistem de vergele metalice.2. Termograf de tip URSS Nou : Alcătuit dintr-o cutie de material plastic. Lama bimetalică este prinsă într-o garnitură metalică de construcție specială, fixată rigid pe peretele posterior termografului.3. Termograf tip Junkalor : Format dintr-o cutie metalică. Lama bimetalică este fixată rigid cu unul din capete de peretele posterior al cutiei aparatului printr-o garnitură metalică.4. Termograf tip Rossel : Alcătuit dintr-o cutie metalică şi are 2 lame bimetalice care sunt fixate rigid de placa metalică solidară.5. Termograf tip Fischer : Are piesa receptoare în interiorul cutiei aparatului. Cele 2 lame bimetalice sunt fixate rigid la unul din capete de garnitura metalică.6. Termograf cu tub Bourdon : Au drept piesă receptoare un tub Bourdon plat al cărui interior este umplut cu alcool amilic, toluen, petrol sau alt lichid sau gaz asemănător.7. Termograf tip Fuess : Are drept piesă receptoare un tub Bourdon de formă circulară fixată de peretele posterior al cutiei aparatului.8. Termograf tip Richard : Are drept piesă receptoare un tub Bourdon fixat rigid de peretele din spate al cutiei aparatului printr-o garnitură metalică.

Fig. 11 Termograf de tip URSS vechi Fig. 12 Termograf de tip URSS Nou Fig. 13 Termograf de tip Junkalor

Fig.14 Termograf R. Fuess

Fig. 15 Termograf tip J. Richard Fig. 16 Termograf tip Rossel

Fig. 17 Termograf tip Fischer

Determinarea temperaturii solului

Cunoaşterea temperaturii solului la suprafaţă şi în adâncime prezintă o importanţă deosebită pentru precizarea legilor propagării căldurii atât către adâncime cât şi către atmosferă.

Variaţiile temperaturii solului depind de: Însuşirile fizice proprii Caracterul acoperirii sale (cu vegetaţie sau zăpadă)

Staţii meteorologice : Se măsoară temperatura

solului lipsit de vegetaţie. Temperatura suprafeţei

stratului de zăpadă. (cu termometrul ordinar şi de extremă).

Temperatura solului lipsit de vegetaţie (la 5, 10, 15, 20 cm)

Staţii agrometeorologice : Pe lângă cele ce se măsoară la stațiile

meteorologice, aici se măsoară temperaturi ale solului la adâncimi mult mai mari, până la 320 cm, cu ajutorul termometrului de sol cu tragere verticală.

Temperatura suprafeței solului sau zăpezii pe parcela lipsită de vegetație• Sunt folosite aceleaşi termometre ca şi la determinarea temperaturii aerului numai că

limitele sunt mai largi ( -35, + 70).• Se instalează în centrul parcelei dezgolite cu rezervoarele şi tuburile pe jumătate îngropate

în sol, îndreptate spre est, aşezate la intervale de 5-6 cm în următoarea ordine: termometrul ordinar, termometrul de minimă şi termometrul de maximă.

• Iarna în jurul locului de amplasare al termometrelor se vor pune nişte bețe, pentru ca după viscol, termometrele să poată fi găsite cu uşurință.

• Citirea se face la 6 ore, iar observatorul se apropie dinspre nord şi le citeşte fără a le atinge în ordinea aşezării lor.

• Parcelă cu termometrele de sol, fără vegetație, cu dimenisuni de 6 x 4 m, perfect orizontală, netedă şi expusă razelor solare. Există un podeț de şipci pentru evitarea bătătoririi solului, care se înlătură după efectuarea observațiilor.

• Pentru determinarea temperaturii solului la 320 cm, parcela va fi înierbată, cu dimensiuni de 6 x 8 m, situată la est de parcela cu sol dezgolită de vegetație, iar citirea valorilor se va face tot cu ajutorul podețului.

Fig. 18 Parcela cu termometrele de sol și podețul de acces

Determinarea temperaturii solului la adâncimi mici pe parcele fără vegetație

Se face cu ajutorul termometrelor cu mercur speciale numite geotermometre.Termometrul de sol tip Sovinov : Se folosesc la măsurarea temperaturii solului la 5, 10, 15, 20 cm şi se instalează primăvara pentru a fi scoase toamna. Se introduc în sol pe o linie est-vest, la distanță de 10 cm şi se citesc la 6 ore.Termometrul R.D.G. : Măsoară temperatura solului la adâncimi de la 2 la 100 cm. Se instalează pe parcela dezgolită în serie de 6 sau 10 termometre, pe un suport de lemn cu orientarea est-vest la distanță de 10-30 cm. Există o serie de 6 termometre cu tubul cotit (2, 5, 10,15, 20, 30) şi 4 termometre (40, 60, 80, 100) la intervale de 20 cm.

Fig. 19 Termometrul R.D.G cu tun cotit

Fig. 20 Termometrul R.D. G.

Fig. 21 Termometrul de sol tip Sovinov

Determinarea temperaturii solului pe parcela înierbată

Se face la adâncimi cuprinse între 20-320 cm prin intermediul termometrelor de sol cu tragere verticală care stau permanent la sol, de unde sunt scoase din sol doar când se fac observații.

Termometrul extractiv are rezervorul mare, este protejat de un tub metalic sau din material plastic.Limitele se află între -15 şi +40.

Termometrele de sol cu tragere verticală formează o seride de câte 5 la adâncimi de 20, 40,60, 80, 160, 320 cm sau de câte 8 la adâncimi de 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240, 320, cu orientarea est-vest la distanțe de 50 cm.

Fig. 22 Termometru de sol extractiv

Determinarea expeditivă a temperaturii solului arabil Se face la adâncimi de până

la 20 cm şi se folosesc termometrlele de sondă tip Sohin.

Acesta are drept lichid toluenul şi este protejat de un tub metalic rezistent

Fig. 23 Termometru sondă tip Sohin

Determinarea adâncimii de îngheț a solului

Este extrem de importantă în domeniul agriculturii şi al construcțiilor.

Înghețul solului nu depinde doar de temperaturi, ci şi de cantitatea de apă din sol, astfel încât el poate îngheța şi la temperatura de 0.

Adâncimea până la care îngheață solul se determină cu ajutorul glaciometrului Danilin lung de 100-120 cm.

El se instalează în sol la sfârşitul toamnei şi se scoate primăvara, după dezghețul total al solului.

Locul său este pe parcela înierbată lângă termometrele de sol extractive.

O altă metodă de masurare a adâncimii de îngheț a solului o reprezintă scoaterea cu ajutorul unei freze a unor monstre de sol cărora le este măsurată grosimea stratului înghețat.

Fig. 24 Glaciometru tip Danilin

Bibliografie TEXT ŞI IMAGINI(7-24):

Sterie Ciulache, Meteorologie manual practic, Bucureşti, Centrul de multiplicare al Universităţii Bucureşti, 1973.

Fig. 1 http://adevarul.ro/assets/adevarul.ro/MRImage/2013/10/12/52598283c7b855ff562cdc5f/646x404.jpg

Fig. 2 http://3.bp.blogspot.com/_olrB2eGi6JY/S9oLS5TfmhI/AAAAAAAAAAM/SfLUmj9CV6s/s1600/thermometer.gif

Fig. 3 http://en.celsius-fahrenheit.net/bilder/celsius.jpg Fig. 4 http://uploads.edubilla.com/inventors/30/a7/DanielGabrielFahrenheit.png Fig. 5 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Lord_Kelvin_photograph.jpg