Meranie teploty vzduchu

Umiestnenie teplomerov na meranie teploty musí zodpovedať 2 základným podmienkam:

  • Teplomer treba chrániť pred radiačnými účinkami, t. j. pred žiarením vysielaným okolitými zohriatymi predmetmi a pred difúznym a odrazeným slnečným žiarením; ďalej ich treba chrániť pred dažďom
  • Treba zabezpečiť stály dotyk teplomernej nádobky s najväčším možným množstvom vzduchu, zabezpečiť „omývanie“ teplomernej nádobky množstvom vzduchu

Na meteorologických staniciach sa tieto podmienky zabezpečujú pomocou psychrometrických (žalúziových) búdok a v terénnych podmienkach pomocou rôznych druhov krytov.

Na meranie teploty vzduchu sa používajú rozličné druhy teplomerov:

  • Sklené kvapalinové teplomery (liehové, ortuťové) – staničný, Assmannov aspiračný psychrometer, prakový teplomer, extrémne teplomery,
  • Deformačné, t. j. bimetalové teplomery – termograf
  • Elektrické teplomery – odporové, termoelektrické

Za základný teplomer používaný na staniciach sa pokladá staničný teplomer (ortuťový). Jeho stupnica zahŕňa rozpätie teplôt, ktoré sa prevažne vyskytujú v našich oblastiach a rozlíšenie stupnice umožňuje odčítanie teploty na desatiny °C. Ortuť tuhne pri teplote -39°C, takže v blízkosti tejto teploty je odčítanie menej spoľahlivé. Pre určovanie nižších teplôt používame preto liehové teplomery. Staničný teplomer je umiestnený v meteorologickej búdke tak, aby nádobka s ortuťou bola vo výške 2 m nad povrchom pôdy.

minmax
Vľavo: minimálny a maximálny teplomer, Vpravo: Bimetalový termograf

Na hrubé meranie teploty vzduchu v poľných podmienkach sa používa prakový teplomer. Je to malý teplomer, ktorý má na hornom konci upevnenú šnúru, pomocou ktorej sa teplomerom krúti vo vzduchu vo výške hlavy pozorovateľa. Pri krútení teplomer rýchlo nadobúsa teplotu vzduchu (asi 2-3 min.). Teplomer nie je chránený pred slnečným žiarením, preto sa meranie robí v tieni.

Extrémne teplomery sú určené na stanovenie extrémnych teplôt, t. j. minimálnych a maximálnych teplôt za deň alebo iný časový interval. Na meteorologických staniciach sa na meranie extrémnych teplôt používajú minimálne maximálne teplomery.

  • Maximálny teplomer je ortuťový. Je to obdoba lekárskeho teplomeru. Kapilára tesne nad bankou s ortuťou je značne zúžená, ortuťový stĺpec je v tomto mieste prerušený. Pri stúpaní teploty prechádza rozťahujúca sa ortuť z nádobky cez zúžené miesto kapiláry a horný koniec ortuťového stĺpca ukazuje na stupnici teplotný stav. Akonáhle začne teplota klesať, začne sa i ortuť v nádobke zmršťovať. Súdržnosť ortuti nie je taká veľká, aby prekonala trenie v zúženom mieste kapiláry, takže sa tu ortuťový stĺpec pretrhne. V kapiláre ostane všetka ortuť, ktorá sa pri najvyššej teplote vytlačila z nádobky, pričom koniec ortuťového stĺpca označuje maximum teploty. Po odčítaní maximálnej teploty sa nastaví teplomer na nové meranie tým, že mávnutím/prudkým miknutím teplomera sa cez zúžené miesto kapiláry spojí spojí ortuťový stĺpec v kapiláre s ortuťou v nádobke. Takto sa ortuť strasie až na teplotu, ktorá sa vyskytuje v čase pozorovania.
  • Minimálny teplomer je liehový (nízky bod tuhnutia). V meteorologickej búdke je vždy uložený vo vodorovnej polohe. Koniec stĺpca kvapaliny v kapiláre udáva okamžitú teplotu prostredia. Na určenie minimálnej teploty slúži sklená tyčinka (zvaná index) z tmavšieho skla, ktorá sa môže voľne pohybovať v liehovom stĺpci. Pri klesaní teploty sa lieh zmršťuje a povrchová blanka na konci liehového stĺpca ťahá so sebou sklenenú tyčinku smerom k teplomernej nádobke. Akonáhle začne teplota stúpať, objem liehu sa zväčšuje, pričom voľne obtečie tyčinku bez toho, aby ňou pohol. Takto tyčinka zostáva na mieste s najnižšou teplotou, ktorá sa odčíta na okraji tyčinky bližšom ku koncu liehového stĺpca. Po odčítaní minimálnej teploty naklonením teplomera index opäť skĺzne ku koncu liehového stĺpca. Teplomer potom uložíme späť do podstavca do pôvodnej vodorovnej polohy.

Na automatický nepretržitý zápis teploty vzduchu slúžil prístroj termograf. Skladal sa z 3 hlavných častí:

  • Meraciu časť tvorila bimetalová teplomerná platnička, ktorá bola jedným koncom pevne pripevnená k rámu prístroja a druhým koncom k prevodovej časti. Zmenami teploty sa mení zakrivenie platničky, pričom sa pohyby prenášajú na zapisovacie pero.
  • Prevodová časť sa skladala zo sústavy pák, ktoré prenášajú pohyb, značne zväčšený, na ručičku, na ktorej je nasadené pero naplnené špeciálnym atramentom
  • Registračnú časť prístroja tvoril otáčavý valec, ktorý bol otáčaný hodinovým strojom. Na valec sa nasadzovala registračná páska, pero sa dotýkalo pásky a zaznamenávalo na nej zmenu teploty v priebehu dňa v tvare krivky.

V poslednom čase sa v mikrometeorológii a vo výskumníckej praxi stále častejšie používajú elektrické teplomery. Tieto majú celý rad dôležitých predností pred teplomermi s tekutou teplomernou látkou. Podľa druhu majú tieto výhody

  • zanedbateľnú tepelnú zotrvačnosť,
  • ukazujú alebo registrujú na ľubovoľnú vzdialenosť
  • majú veľmi malé rozmery
  • sú takmer necitlivé na žiarenie

Tieto výhody sa oceňujú najmä v lesníckom výskume pri meraní teplotného zvrstvenia v lesných porastoch (od pôdy až po úroveň porastu), pri meraní teploty listov rastlín, kmeňov stromov, najtenšej povrchovej vrstvy pôdy a podobne.

Elektrické teplomery sú dvojakého druhu:

  • odporové (využitie vlastností kovov meniť svoj elektrický odpor v závislosti od teploty)
  • termoelektrické (termočlánok spojený z dvoch rôznorodých kovov, termočlánkami určujeme iba rozdiel teplôt, pričom stupnica sa dá ciachovať v °C)