А.П. Волошина, Т.В. Евневич, А.И. Земцова - Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии, страница 9

Р ту т ь (Нд) — температура замерзания — 38,9'; температура кипения 356,9', коэффициент расширения (при 18') 0,000181; теплоемкость 0,03 кал/г град. Спирт этиловый (СэНзОН)— температура замерзания — 117,3', температура кипения 78,5', коэффициент расширения 0,001!О (при 18'); теплоемкость 0,58 кал/г град. Из приведенных характеристик видно, почему для измерения более низких температур применяется в качестве термометрической жидкости спирт. Все жидкостные термометры состоят из трех основных частей: стеклянного резервуара, наполненного термометрической жидкостью и переходящего в верхней части в капилляр; стеклянной шкалы с делениями; защитной стеклянной трубки.

В зависимости от устройства шкалы термометры делятся на два вида: со вставной шкалой и палочные. В с т а в н а я ш к а л а изготовляется из молочного стекла и неподвижно укрепляется в корпусе термометра, упираясь одним концом в специальное седло, а другим — в пружину, помещенную в пробке. К шкале плотно прикрепляется тонкий стеклянный капилляр (рис. !9).

В палочных термометрах шкала наносится на внешней стороне толстостенного капилляра. В метеорологии применяются две температурные шкалы: Цельсия и Фаренгейта. На шкале Цельсия (С') (международной температурной шкале) точка таяния льда обозначена 0', 48 а точка кипения воды 100'. Промежуток между ними разделен на 100 частей. На шкале Фаренгейта (Г') точку таяния льда обозначают 32', а точку кипения воды — 212'. Промежуток между этими реперными точками делят на 180 частей.

В СССР и большинстве других стран принята шкала Цельсия, а в США и некоторых других странах — шкала Фаренгейта. Для перевода значений температуры из одной шкалы в другую служат следующие формулы: Р = — С+32, (1) о С = — (Р— 32). (2) 9 Отсчеты по всем метеорологическим термометрам проводятся с точностью до 0,1'. Поправки термометров. Каждый термометр после изготовления сравнивается в Центральном бюро поверки с нормальным термомет- рке, 19. Крепление кижкего ром — эталоном. В результате по- (а) к верхнего (э) краев верки определяют инструментальные шкалы термометра поправки, которые помещают в особых поверочных свидетельствах (сертификатах). В сертификатах указывается место и дата поверки и поверочный порядковый номер, который проставляют также на самом приборе. Погрешности в показаниях термометров вызываются следующими причинами: 1) не вполне строгой цилиндричностью капилляра; 2) неравномерным изменением объема жидкости при разных температурах; 3) неточностью разбивки шкалы; 4) перекристаллизацией стекла (старением).

Термометры для измерения температуры почвы Для измерения температуры поверхности почвы на метеорологических станциях применяют срочный, максимальный и минимальный термометры. Эти термометры кладут вместе на открытой площадке размером 4Х6 м так, чтобы их резервуары плотно прилегали к почве н наполовину были в нее погружены. Травяной покров с площадки удаляется, а почва взрыхляется. При наличии снежного покрова все три термометра помещают на поверхности снега.

Срочный напочвенный термометр — ртутный со вставной шкалой; цена деления шкалы 0,5'. Резервуар термомет- 49 ра имеет обычно цилиндрическую форму 1рис. 20). Наблюдения по этому термометру сводятся к отсчету показаний в срочные часы. Максимальный термометр служит для измерения наивысшей температуры за время между срочными наблюдениями. Этот термометр ртутный, со шкалой из молочного стекла (рис.

21). Цена деления термометра 0,5'. Резервуар может быть Рис. 20. Срочный наночиенный термометр Рис. 21. Макси. мааьный термо- метр 50 или цилиндрическим, или шаровым. Пределы шкалы от — 36 до +51' или от — 21 до +71'. В дно резервуара максимального термометра впаян стеклянный конический стержень 1, который верхним узким концом входит в капилляр. Поэтому в начале капилляра образуется сужение, препятствующее свободному передвижению ртути из капилляра в резервуар.

Когда температура повышается, ртуть под действием теплового расширения проталкивается через сужение из резервуара в капилляр. При понижении температуры ртуть из капилляра обратно не проходит, так как силы сцепления между частицами ртути не в состоянии преодолеть силы трения в суженной части термометра, и в этом месте происходит разрыв ртути. Оставшийся в капилляре столбик ртути будет указывать максимальную температуру за определенный промежу- ток времени.

Для того чтобы ртуть ушла обратно в резервуар, термометр встряхивают несколько раз сильными, но плавными дцижениями руки. Максимальный термометр устанавливают в горизонтальном положении. Во время наблюдений термометр слегка поднимают за конец, удаленный от резервуара, чтобы ртуть в капилляре по- Рис.

22. Минимальный термо- метр Рис. 23. Комплект термометров Савинова (а); термометр Савинова (б) 51 дошла к сужению, и делают отсчет. Сделав отсчет, термометр встряхивают, пока столбик ртути не займет положение, соответствующее температуре по срочному термометру. Этим самым подготавливают термометр к следующему наблюдению. Отсчеты записывают в наблюдательскую книжку или в специальные бланки.

Минимальный термометр (рис. 22) служит для измерения самой низкой температуры между сроками наблюдений. Этот термометр — спиртовой, имеет вставную шкалу из молочного стекла; цена деления шкалы 0,5'. Резервуар термометра цилиндрический. Капилляр на конце, противоположном резервуару, имеет расширение, в котором собирается спирт при повышении температуры выше последнего деления шкалы. Здесь же скапливаются пары спирта. Рнс. 24.

Установка термометра Савннова В капилляре минимального термометра внутри спирта помещен небольшой тонкий стеклянный штифтик с утолщенными тупыми концами. При вертикальном положении (резервуаром вверх) штифтик свободно перемещается внутри спирта до пленки поверхностного натяжения. В горизонтальном положении он двигается в обратную сторону, к резервуару, под давлением этой пленки. Это происходит только при понижении температуры. Если же температура начнет повышаться, то мениск отойдет от штифта в сторону более высоких температур, а штифтик останется на уровне минимальной температуры. Устанавливают минимальный термометр всегда в горизонтальном положении.

Во время наблюдений, не трогая руками термометр, . отсчитывают минимальную температуру по концу штифта, удаленному от резервуара, и срочную температуру по положению мениска спирта. После отсчета термометр переворачивают резервуаром вверх и ждут, ) пока штифтик дойдет до мениска спирта. Затем термометр вновь устанавливают в горизонтальном положении, после чего он подготовлен к следующему наблюдению.

Почвенные термомет- ры Савинова (рис. 23) служат для измерения температуры почвы на глубинах 5, 10, 15 и 20 см. Это ртутные термометры со вставной шкалой из молочного стекла; цена деления шкалы 0,5'. Резервуар с остальной частью термометра составляет угол 135'. От резервуара до начала шкалы термометр имеет термоизоляцию, состоящую из золы и ваты. Термоизоляция необходима для того, чтобы температура вышележащих слоев почвы не влияла на показания термометра. Устанавливаются почвенные термометры Савинова на той же площадке, что и термометры для измерения температуры поверхности почвы.

Сначала выкапывают узкую и неглубокую траншею в направлении с востока на запад. Землю вынимают пластами. Северную стенку траншеи делают отвесной. После того как траншея готова, в отвесную стенку на нужной глубине горизонтально вдавливают резервуары термометров (рис. 24). Затем траншею засыпают землей, сохраняя последовательность вынутых пластов земли с постепенной трамбовкой. Наблюдения по термометрам Савинова производятся только в теплое время года.

При наступлении заморозков термометры убирают, так как при замерзании поверхностного слоя почвы они часто ломаются. Отсчеты по термометрам Савинова производятся 52 последовательно, начиная с термометра, установленного на глубине 5 см. Походный почвенный термометр-щуп Иванов а (рис. 25) служит для измерения температуры пахотного слоя почвы на глубине от 3 до 30 см. Он состоит из жидкостного толуолового термометра с ценой деления шкалы 1, металлической оп- Рнс. 25. Термометр- щуп Рнс.

26. Вытяжной почвенный термометр 53 равы и наконечника. Для улучшения теплоотдачи между наконечником и резервуаром термометра помещены медные или латунные опилки. Для отсчета температуры в верхней части оправы сделан продольный вырез, защищенный органическим стеклом.

На обратной стороне оправы нанесена шкала в сантиметрах, по которой отсчитывают глубину погружения термометра. При измерениях температуры почвы сначала пробуривают вертикальную скважи- ну, затем в нее опускают термометр так, чтобы наконечник с резервуаром слегка вдавился в почву. Термометр выдерживают в скважине в течение 20 мин. Наблюдения по термометру-щупу делают только в теплое время года. Вытяжные термометры (рис. 26) служат для измерения температуры на больших глубинах (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6; 2,4; 3,2 м). Термометр заключен в металлическую или пластмассовую оправу 1 с прорезом для шкалы.

В нижней части оправы имеется небольшое отверстие 2, через которое резервуар термометра засыпают медными опилками, после чего отверстие заливают парафином. Этим добиваются увеличения тепловой инерции Рнс. 27 Установка почвенных вытяжных термометров термометра, необходимой для сохранения температуры при производстве отсчетов, а также для создания непрерывной, хорошо проводящей среды между резервуаром термометра и почвой. Оправа вместе с термометром прикрепляется к деревянной палке 3, на противоположном конце палки привинчен колпачок 4 с кольцом.

Эбонитовая нли винифлексовая трубка б с металлической гильзой б на конце плотно вставляется на нужную глубину при помощи специального бура; после этого в нее осторожно опускают термометр. Колпачок 4 на верхнем конце палки служит крышкой, предохраняющей от попадания атмосферных осадков и грязи внутрь трубки. Вытяжные термометры устанавливают обычно на открытом месте с естественным почвенным покровом (летом — трава, зимой — снег), Термометры располагают в один ряд с востока на запад (рнс. 27). Верхние концы трубок должны выступать над 54 поверхностью земли на высоту, превышающую среднюю высоту снежного покрова в данном пункте (60 — 100 см). Для сохранения естественного покрова около термометров с северной стороны делается специальный откидной помост, с которого и производятся отсчеты. Во время наблюдений термометр осторожно вынимают из эбонитовой трубки за кольцо и отсчитывают температуру.