Vizualizare sursă pentru „Termometrie”

[[Fișier:St-Germain Auxerrois thermometre.jpg|thumb|180px|Termometrul din turnul bisericii Saint-Germain-l'Auxerrois din [[Paris]].]]
'''Termometria''' este o ramură a [[fizică experimentală|fizicii experimentale]] care are ca obiect de studiu metodele și instrumentele de '''măsurare a temperaturii''' [[corp (fizică) |corpurilor]].<ref name="LTR">Remus Răduleț și colab. ''Lexiconul Tehnic Român'', București: Editura Tehnică, 1957-1966.</ref> Este o disciplină practică, fundamentată teoretic prin [[principiile termodinamicii|legile termodinamicii]] și are aplicații în multiple domenii științifice, tehnice, industriale etc.

[[Temperatura]] este una din cele șapte mărimi fizice fundamentale ale [[SI]] având unitatea de măsură [[kelvin]], ea este o mărime intensivă legată de [[energie internă|energia internă]] a corpurilor. Din cauza unor constrângeri date de legile termodinamicii, definirea unităților de măsură pentru temperatură este posibilă numai prin alegerea a două stări termice perfect reproductibile ale unei substanțe, numite ''puncte de reper termometric'' sau ''puncte fixe'', și atribuind arbitrar valori ale temperaturii pentru cele două stări. Prin raportarea valorii intervalului de temperatură la un număr se poate defini unitatea de măsură pentru temperatură. De-a lungul timpului, în funcție de punctele de reper termometric avute în vedere, au fost construite diverse scări termometrice, numite ''scări empirice'', cărora le corespund unități de măsură proprii. Cele mai cunoscute sunt scările [[Kelvin]], [[Celsius]], [[Fahrenheit]] și [[Rankine]] dintre care scara Kelvin, numită și ''scară de temperatură termodinamică'' este o scară remarcabilă datorită faptului că are originea în punctul numit [[zero absolut]], adică cea mai mică temperatură care poate exista în natură; motiv pentru care unitatea ei de măsură a fost adoptat ca unitate fundamentală.

Termometria impune o serie de cerințe, atât asupra instrumentelor de măsură cât și metodei de măsurare, cerințe care rezultă din caracterul procesului de măsurare și proprietățile termodinamice ale sistemului. Instrumentul de măsură trebuie să fie în echilibru termodinamic cu mediul sau corpul al cărui temperatură se măsoară, din această cauză capacitatea calorică a instrumentului trebuie să fie neglijabilă față de capacitatea calorică a corpului de măsurat. Pentru asigurarea univocității și proporționalității valorilor măsurate, metoda de măsurare trebuie să se bazeze pe utilizarea unor fenomene fizice descrise de legi date prin relații lineare în temperatură.

Instrumentul cu ajutorul căruia se determină temperatura corpurilor sau mediilor cu care vine în contact se numește ''[[termometru]]''. În principiu este alcătuit dintr-un ''corp termometric'', caracterizat de o mărime fizică, numit ''mărime termometrică'', ce variază cu temperatura după o anumită lege fizică. Există o foarte mare varietate de termometre, construite pentru diverse domenii de măsurare și de utilizare. În funcție de corpul termometric, există termometre cu gaz, lichid sau solid (metale sau semimetale); după natura mărimii termometrice respectiv legea fizică, există termometre mecanice, electrice, magnetice, de radiații și altele.

== Istoricul termometriei ==
[[Fișier: Galileo Thermometer 24 degrees.jpg |thumb|150px| Termoscop de tip Galileo indicând 24{{te}} deoarece balonul respectiv plutește la mijloc.]]
Temperatura și măsurarea ei fiind concepte fundamentale ale termodinamicii, istoria termometriei este strâns legată de cea a termodinamicii.

[[Philon din Bizanț]] și [[Heron din Alexandria]] știau că unele substanțe, ca [[aer]]ul, se dilată sau se contractă, ridicând [[apă|apa]] în tuburi închise la un capăt și scufundate cu celălalt în apă.<ref name="McG">{{en icon}}T. D. McGee - ''Principles and Methods of Temperature Measurement'', 1988, ISBN 0-471-62767-4, p. 2-4</ref>

În [[1592]]–[[1593]] [[Galileo Galilei]] construiește un [[termoscop]],<ref>{{it icon}}Vincenzo Viviani - ''Racconto istorico della vita del Sig.<sup>r</sup> Galileo Galilei'', 1654</ref><ref name="Doak">{{en icon}}R. S. Doak - ''Galileo: astronomer and physicist'', 2005, ISBN 0-7565-0813-4, p. 36</ref>
care indica variațiile de temperatură prin variația volumului unei mase de aer închise într-un balon. Prin contracție aerul trăgea apa într-un tub subțire. Tot el a construit aparate în care mici baloane de sticlă se ridicau sau coborau în [[alcool]] la variația temperaturii (v. fig. alăturată).<ref name="SA">{{en icon}}[http://memory.loc.gov/cgi-bin/query/r?ammem/ncps:@field(DOCID+@lit(ABF2204-0005-51)):: ''Scientific American''], Volume 5, Issue 50, 31 august 1850, accesat 2010-07-18</ref>

Tipul de aparat cu balon și capilară era destul de comun în epocă,<ref name="SA"/> [[Jan Baptista van Helmont]] ([[1577]]–[[1644]]) utiliza în aceeași perioadă un aparat similar.<ref name="Larousse">{{fr icon}}Paul Augé (coordonator) ''Grand Memento encyclopédique Larousse'', Paris: Éditions Larousse, 1936-1937, vol 2, p. 318</ref>
La fel, în [[1712]] [[Santorio Santorio]] ([[1561]]–[[1636]]), în [[1621]] [[Cornelis Drebbel]] ([[1572]]–[[1633]]), care îl numea „barotermoscop”, iar Dr. [[Robert Fludd]] ([[1574]]–[[1637]]) îl numea „spaeculum”. Aceste instrumente n-aveau scală, nu indicau de fapt temperatura, ci doar variația ei.<ref name="SA"/>
În plus, indicațiile termoscoapelor erau eronate datorită variației [[presiune atmosferică|presiunii atmosferice]].<ref name="Larousse"/>

Pentru a deveni termometre, termoscoapele trebuiau prevăzute cu o scală gradată.<ref name="McG"/> Cuvântul ''termometru'' apare pentru prima dată în {{fr|thermomètre}} în anul [[1624]], în lucrarea ''La Récréation Mathématique'' de J. Leurechon, unde este descris unul cu o scară cu 8 gradații,<ref name="B">{{en icon}}R. P. Benedict - ''Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements'', ed a 3-a, 1984, ISBN 0-471-89383-8, p. 4-6</ref>
însă procupările de gradare sunt mai vechi.
Prioritatea atașării scalei este revendicată de diverse surse. Se afirmă că ar fi [[Giovanni Francesco Sagredo]] ([[1571]]–[[1620]])<ref>{{en icon}}J. E. Drinkwater - ''Life of Galileo Galilei'', 1832, p. 41</ref>
sau Santorio Santorio<ref>{{en icon}}[http://galileo.rice.edu/sci/santorio.html The Galileo Project: Santorio Santorio], galileo.rice.edu, accesat 2010-07-19</ref>
în jurul anilor[[1611]]–[[1613]].
De asemenea, în [[1638]], după moartea lui Robert Fludd, în notițele sale s-a găsit ceva care poate fi interpretat drept o scală atașată unui termoscop.<ref name="SA"/>
Toate acestea sunt la baza revendicărilor inventării termometrului, însă se pare că a fost vorba de o evoluție treptată, mulți contribuind la cristalizarea soluțiilor.

Altă problemă era găsirea unui principiu de măsurare unde indicația instrumentului să nu depindă de [[presiune]], iar aceasta a fost termometrul cu [[lichid]]. În [[1654]] [[Ferdinando II de' Medici]] ([[1610]]–[[1670]]), Mare duce de [[Toscana]], face la [[Accademia del Cimento]] un balon cu capilară etanș, umplut cu alcool, primul termometru modern.<ref name="B"/>
Etalonarea s-a făcut notând cu „0” nivelul atins când aparatul era plasat într-o pivniță adâncă, însă diviziunile deasupra și dedesubtul lui 0 erau arbitrare.<ref name="Larousse"/>

[[Fișier:Nollet Physique tome III pl VII.jpg |thumb|180px|left| Termometre din [[secolul al XVIII-lea]].]]
[[Robert Boyle]] ([[1627]]–[[1691]]) a fost primul care a propus ca punct fix punctul de [[gheață|înghețare al apei]].<ref name="Larousse"/>
În [[1665]] [[Christiaan Huygens]] ([[1629]]–[[1695]]) a propus drept capete ale scării punctele de îngheț, respectiv de [[fierbere]] ale apei, iar în [[1694]] [[Carlo Renaldini]] ([[1615]]–[[1698]]) de la Accademia del Cimento a propus împărțirea acestui interval în părți egale și extrapolarea scării. Inițial propunerea n-a avut succes, deoarece temperatura de fierbere a apei depinde de presiune,<ref name="Larousse"/>
influențată de altitudinea locului unde se făcea experiența.
[[Guillaume Amontons]] ([[1663]]–[[1705]]) a construit în [[1695]] un termometru bazat pe variațiile de presiune ale unei mase constante de aer, precursor al termometrului actual cu [[hidrogen]]. Acest termometru avea scala gradată pe baza celor două puncte fixe propuse.<ref name="Larousse"/>

[[Isaac Newton]] ([[1643]]–[[1727]]) a construit în [[1701]] un termometru a cărei scală avea șase puncte fixe: punctul de înghețare al apei, temperatura corpului uman, punctul de topire al [[ceară|cerii]], cel de fierbere al apei, cel de topire al unui anumit aliaj și cel de topire al [[plumb]]ului.<ref name="Larousse"/>

[[Fișier:Oldthermometers.jpg|thumb|180px| Diverse termometre cu [[Mercur (element)|mercur]] de uz medical, c. [[1800]].]]
În [[1701]] [[Ole Rømer]] ([[1644]]–[[1710]]) construiește un termometru cu lichid folosind în acest scop [[vin]] [[roșu]] și îl etalonează folosind un amestec de gheață și [[clorură de sodiu|sare de bucătărie]], amestec care genera o temperatură de -14{{te}}. El este vizitat în [[1708]] de [[Daniel Gabriel Fahrenheit]] ([[1686]]–[[1736]]), care-i preia metoda și construiește în [[1709]] un termometru cu alcool. În [[1714]] el reușește să construiască un [[termometru cu lichid |termometru cu mercur]], lichid propus în [[1680]] de [[Edmond Halley]] ([[1656]]–[[1742]]), având scala gradată pe baza acelorași puncte ca și cel al lui Amontons, însă a atribuit punctului de înghețare al apei valoarea de 32&nbsp;°F, iar celui de fierbere 212&nbsp;°F.<ref name="Larousse"/>
Inițial el a atribuit punctul „0” temperaturii unui amestec format din părți masice egale de sare de bucătărie și gheață care se topește și punctul „12” temperaturii corpului uman. Fiecare din cele 12 intervale le-a divizat apoi în 8 subdiviziuni, temperatura corpului uman fiind în final considerată 96&nbsp;°F.<ref>R. P. Benedict (1984) ''Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements'', 3rd ed, ISBN 0-471-89383-8, page 5 </ref> În [[1730]] [[René-Antoine Ferchault de Réaumur]] ([[1683]]–[[1757]]) construiește un termometru veritabil cu alcool și propune o scară mai simplă (0&nbsp;º&nbsp;–&nbsp;80&nbsp;º), iar [[Anders Celsius|Celsius]] ([[1701]]–[[1744]]) propune în [[1742]] scara centezimală,<ref name="Larousse"/>
însă cu punctele inversate: 100&nbsp;º pentru punctul de topire al gheții și 0&nbsp;º pentru punctul de fierbere al apei.<ref name="B"/>
Punctele vor fi inversate în [[1744]] de către [[Carl Linné]] ([[1707]]–[[1778]]), rezultând scara Celsius (0&nbsp;º&nbsp;–&nbsp;100&nbsp;º) folosită astăzi.<ref>{{en icon}}[http://www.linnaeus.uu.se/online/life/6_32.html#bild2 Linnaeus' thermometer]</ref>

În [[1848]] [[William Thomson]] ([[1824]]–[[1907]]) a introdus scara de temperatură absolută, cu gradația „0” la [[zero absolut]].<ref>{{en icon}}H. Chang - ''Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress'', Oxford University Press, 2004, ISBN 0-19-517127-6</ref>

Diferite instrumente de măsurare a temperaturii au fost inventate astfel: în [[1821]] [[Thomas Johann Seebeck]] ([[1770]]–[[1831]]) descoperă [[efectul Seebeck]], respectiv [[termocuplu]]l, în [[1864]] [[Antoine Henri Becquerel]] ([[1852]]–[[1908]]) propune [[pirometru|pirometrul optic]], construit efectiv în [[1892]] de [[Henry Louis Le Chatelier]] ([[1850]]–[[1936]]), în [[1871]] [[Carl Wilhelm Siemens]] ([[1823]]–[[1883]]) descrie [[termometru cu rezistență|termometrul cu rezistență]], iar în [[1930]] [[Samuel Ruben]] ([[1900]]–[[1988]]) inventează [[termistor]]ul.

== Temperatură ==
{{Articol principal|Temperatură }}
Simțul tactil este procedeul cel mai simplu prin care se apreciază diferența dintre corpurile fierbinți de cele reci. Acesta constituie simțul nostru al temperaturii. Prin simpla pipăire a unor corpuri, ele se pot aranja în ordinea gradului de încălzire a lor. Procedeul acesta, este extrem de subiectiv și impropriu scopurilor științifice sau practice. În [[1790]] [[John Locke]] a demonstrat printr-un experiment simplu nesiguranța acestei metode. Judecata oamenilor, bazată pe simțuri, asupra temperaturii poate fi eronată, iar intervalul de temperaturi care se poate aprecia pe baza simțurilor este extrem de limitat. Pentru necesitățile științei a fost nevoie de elaborarea unei metodologii numerice obiective a măsurării temperaturii.

Introducerea conceptului riguros asupra mărimii fizice temperatură se face în cadrul termodinamicii pe baza [[Principiile termodinamicii|principiului zero]] care afirmă existența unei mărimi scalare numită temperatură, care reprezintă o proprietate a tuturor sistemelor termodinamice, aflate în stări de echilibru, astfel încât egalitatea temperaturilor este o condiție necesară și suficientă pentru realizarea stării de echilibru. Afirmația aceasta este echivalentă cu formularea care exprimă tranzitivitatea [[echilibru termic |echilibrului termic]]: ''Dacă A și B sunt două sisteme aflate în echilibru termic cu un al treilea sistem C, atunci A și B sunt în echilibru termic unul cu altul''. Temperatura unui sistem este o proprietate care după un anumit timp atinge aceeași valoare ca cea a altor sisteme atunci când toate aceste sisteme sunt puse în contact termic. Acest concept este în concordanță cu experiența comună referitoare la temperatură ca măsură a gradului de încălzire sau răcire a corpurilor, deorece în limita capacității de apreciere pe baza simțului, gradul de încălzire al tuturor sistemelor (corpurilor) devine același după ce ele au fost puse în contact suficient de mult timp.

== Bazele fizice ale măsurării temperaturilor ==
=== Scări de temperatură empirice ===
<div style="text-align:center">'''Formule de conversie pentru diverse unități de temperatură'''</div>
<div style="text-align:center">
{| class="wikitable" border="1"
!
! [[kelvin]]
! [[grad Celsius]]
! [[grad Fahrenheit]]
! [[grad Rankine]]
! [[grad Réaumur]]
! [[grad Rømer]]
! [[grad Newton]]
! [[grad Delisle]]
|-----
| [[kelvin]]
| <small><math>K = K</math></small>
| <small><math>K = C + 273,15</math></small>
| <small><math>K = (F + 459,67)</math><math>\textstyle \frac{5}{9}</math></small>
| <small><math>K = Ra</math><math>\textstyle \frac{5}{9}</math></small>
| <small>K = Re <math>\textstyle \frac{5}{4}</math> + 273,15</small>
| <small>K = (Ro - 7,5)<math>\textstyle \frac{40}{21}</math> + 273,15</small>
| <small>K = N <math>\textstyle \frac{100}{33}</math> + 273,15</small>
| <small>K = 373,15 - De <math>\textstyle \frac{2}{3}</math></small>
|-bgcolor="#FFFFFF"
| [[grad Celsius]]
| <small><math>C = K - 273,15</math></small>
| <small><math>C = C</math></small>
| <small>C = (F - 32) <math>\textstyle \frac{5}{9}</math></small>
| <small>C = (Ra - 491,67) <math>\textstyle \frac{5}{9}</math></small>
| <small>C = Re <math>\textstyle \frac{5}{4}</math></small>
| <small>C = (Ro - 7,5) <math>\textstyle \frac{40}{21}</math></small>
| <small>C = N <math>\textstyle \frac{100}{33}</math></small>
| <small>C = 100 - De<math>\textstyle \frac{2}{3}</math></small>
|-----
| [[grad Fahrenheit]]
| <small><math>F = K</math> <math>\textstyle \frac{9}{5}</math> - 459,67</small>
| <small>F = C <math>\textstyle \frac{9}{5}</math> + 32</small>
| <small><math>F = F</math></small>
| <small><math>F = Ra - 459,67 </math></small>
| <small>F = Re <math>\textstyle \frac{9}{4}</math> + 32</small>
| <small>F = (Ro - 7,5) <math>\textstyle \frac{24}{7}</math> + 32</small>
| <small>F = N <math>\textstyle \frac{60}{11}</math> + 32</small>
| <small>F = 121 - De <math>\textstyle \frac{6}{5}</math></small>
|-bgcolor="#FFFFFF"
| [[grad Rankine]]
| <small><math>Ra = K</math> <math>\textstyle \frac{9}{5}</math></small>
| <small>Ra = (C + 273,15) <math>\textstyle \frac{9}{5}</math></small>
| <small><math>Ra = F + 459,67</math></small>
| <small><math>Ra = Ra</math></small>
| <small>Ra = Re <math>\textstyle \frac{9}{4}</math> + 491,67</small>
| <small>Ra = (Ro - 7,5) <math>\textstyle \frac{24}{7}</math> + 491,67</small>
| <small>Ra = N <math>\textstyle \frac{60}{11}</math> + 491,67</small>
| <small>Ra = 171,67 - De<math>\textstyle \frac{5}{6}</math></small>
|-----
| [[grad Réaumur]]
| <small><math>Re = (K - 273,15)</math> <math>\textstyle \frac{4}{5}</math></small>
| <small>Re = C <math>\textstyle \frac{4}{5}</math></small>
| <small>Re = (F - 32) <math>\textstyle \frac{4}{9}</math></small>
| <small>Re = (Ra - 491,67) <math>\textstyle \frac{4}{9}</math></small>
| <small><math>Re = Re</math></small>
| <small>Re = (Ro - 7,5) <math>\textstyle \frac{32}{21}</math></small>
| <small>Re = N <math>\textstyle \frac{80}{33}</math></small>
| <small>Re = 80 - De<math>\textstyle \frac{8}{15}</math></small>
|-bgcolor="#FFFFFF"
| [[grad Rømer]]
| <small>Ro =(K - 273,15) <math>\textstyle \frac{21}{40}</math> +7,5</small>
| <small>Ro = C <math>\textstyle \frac{21}{40}</math> +7,5</small>
| <small>Ro = (F - 32) <math>\textstyle \frac{7}{24}</math> +7,5</small>
| <small>Ro = Ra - 491,67 <math>\textstyle \frac{7}{24}</math> +7,5</small>
| <small>Ro = Re <math>\textstyle \frac{21}{32}</math> +7,5</small>
| <small><math>Ro = Ro</math></small>
| <small>Ro = N <math>\textstyle \frac{35}{22}</math> +7,5</small>
| <small>Ro = 60 - De<math>\textstyle \frac{7}{20}</math></small>
|-----
| [[grad Newton]]
| <small>N = (K - 273,15) <math>\textstyle \frac{33}{100}</math></small>
| <small>N = C <math>\textstyle \frac{33}{100}</math></small>
| <small>N = (F - 32) <math>\textstyle \frac{11}{60}</math></small>
| <small>N = (Ra - 491,67) <math>\textstyle \frac{11}{60}</math></small>
| <small>N = Re <math>\textstyle \frac{33}{80}</math></small>
| <small>N = (Ro - 7,5) <math>\textstyle \frac{22}{35}</math></small>
| <small><math>N = N</math></small>
| <small>N = 33 - De <math>\textstyle \frac{11}{50}</math></small>
|-bgcolor="#FFFFFF"
| [[grad Delisle]]
| <small>De = (373,15 - K) <math>\textstyle \frac{3}{2}</math></small>
| <small>De = (100 - C) <math>\textstyle \frac{5}{6}</math></small>
| <small>De = (121 - F) <math>\textstyle \frac{3}{2}</math></small>
| <small>De = (671,67 - Ra) <math>\textstyle \frac{6}{5}</math></small>
| <small>De = (80 - Re) <math>\textstyle \frac{8}{15}</math></small>
| <small>De = (60 - Ro) <math>\textstyle \frac{20}{7}</math></small>
| <small>De = (33 - N) <math>\textstyle \frac{50}{11}</math> </small>
| </small><math>De = De</math></small>
|}
</div>

== Termometre uzuale ==
Intervalele de temperaturi pentru care se fabrică termometre uzuale de diverse tipuri sunt următoarele:<ref>Cole-Parmer, p. 1041</ref>
{{Domenii termometre}}

=== Termometre de contact ===
==== Termometre cu lichid ====
<!-- Nu vreau să las secțiunea goală, se va dezvolta pe parcurs -->
[[Fișier:Thermometer.jpg|thumb|150px|Termometru cu alcool, gradat atât în grade Celsius, cât și în grade Fahrenheit.]]
În funcție de lichidul folosit drept corp termometric, termometrele cu lichid pot fi:
* termometre cu [[Mercur (element)|mercur]],
* termometre cu [[alcool]],
* termometre cu [[pentan]].
{{-}}
==== Indicatoare de temperatură ====
[[Fișier:Segerkegel.jpg|thumb|150px|Conuri Seger după utilizare.]]
La [[ardere]]a [[ceramică|ceramicii]], temperatura din [[cuptor|cuptoare]] trebuie să aibă o valoare foarte exactă, în limita unei plaje de câteva grade. În afară de măsurarea ei cu termocupluri sau cu [[pirometru|pirometre]] se pot folosi indicatoare de temperatură. Acestea sunt mici [[trunchi de piramidă|trunchiuri de piramidă]] alungite, confecționate din diferite [[material ceramic|materiale ceramice]] care se înmoaie și se topesc la o anumită temperatură în funcție de [[compoziție chimică |compoziție]]. După numele inventatorului sau al producătorului sunt cunoscute drept ''conuri Seger'', ''conuri Orton'' etc. 
{{articol principal |Pirometru ceramic}}
Domeniul de temperaturi acoperit de aceste indicatoare este 600&nbsp;– 2000{{te}}.<ref name="LTR"/><ref name="ISO">ISO 1146:1988</ref> Plasând în cuptor mai multe asemenea conuri de compoziții diferite, cele a căror temperatură de control este mai mare decât temperatura din cuptor vor rămâne nedeformate, cele a căror temperatură de control este mai mică decât temperatura din cuptor se vor muia complet și se vor așterne pe suport, iar cele a căror temperatură de control este egală cu cea a cuptorului se vor deforma într-un arc caracteristic, vârful lor atingând suportul. Actual aceste indicatoare servesc ca element de verificare a bunei funcționări a aparaturii electronice de menținere a temperaturii în cuptor.

=== Termometre de telemăsură ===
[[Fișier:Pyrometer 040824.jpg|thumb|180px|Măsurarea fără contact a temperaturii sistemului de ventilație pe o navă.]]
Sunt instrumente de măsurare a temperaturii prin metode fără contact, pe baza legilor [[Radiație termică|radiației termice]].<ref name="A17">Asavinei, p. 17</ref> Uzual sunt numite ''pirometre''.
{{articol principal |Pirometru}}
Există mai multe tipuri de pirometre, dintre care cele mai folosite sunt următoarele.
* ''Pirometrele de radiație totală'', <!-- ({{en:infrared pirometer}}), dar în limba română n-am găsit surse care să le spună așa --> folosite curent la măsurarea temperaturilor până la 900{{te}} prin vizare cu un spot [[laser]] și peste această temperatură (când spotul laser nu mei este vizibil datorită faptului că corpurile devin strălucitoare), până la 3000{{te}} prin vizare optică printr-o lunetă.<ref name="CP">Cole-Parmer, pp. 1067-1070</ref> Funcționarea acestor pirometre se bazează pe măsurarea radiației emise de suprafața corpului a cărui temperatură se măsoară.<ref>Asavinei, pp. 30-52</ref> Avantajul acestor pirometre este obiectivitatea și posibilitatea de a fi folosite ca înregistratoare.

* ''Pirometrele optice cu dispariția filamentului'', numite și ''pirometre optice monocromatice'', folosite curent la măsurarea temperaturilor corpurilor când acestea emit lumină vizibilă, adică peste 700{{te}}. Aceste pirometre compară luminanța corpului a cărui temperatură se măsoară cu luminanța filamentului încălzit al unei lămpi pirometrice [[etalon]]. Constatarea egalității se face [[ochi|optic]], prin apreciere de către [[om]], ceea ce introduce un oarecare factor de subiectivitate, dar principala sursă de erori nu este asta, ci faptul că temperatura de luminanță a [[Wolfram]]ului (din care este fabricat filamentul lămpii etalon) este mai mică (1591&nbsp;K față de 1700&nbsp;K<ref name="A181">Asavinei, p. 181</ref>) față de temperatura corpului măsurat.<ref>Asavinei, pp. 53-66</ref> Avantajul acestor pirometre este că pot măsura temperatura suprafețelor foarte mici, de la distanțe considerabile.

* ''Pirometre de culoare'' determină [[temperatură de culoare|temperatura de culoare]] a corpului a cărui temperatură se măsoară. Acestea determină deplasarea maximului radiației în funcție de temperatură cunform [[Legile de deplasare ale lui Wien|legii lui Wien]]. Determinarea temperaturii de culoare se poate face vizual, comparând culoarea cu cea a unei lămpi pirometrice etalon, sau automat, cu două fotocelule în două benzi, de obicei roșu și verde (''pirometre bicolore''). Aceste pirometre tind să înlocuiască pe cele monocromatice, deoarece temperatura de culoare a filamentului de Wolfram al lămpilor pirometrice este mai apropiată de temperatura de culoare a corpului măsurat (1719&nbsp;K față de 1700&nbsp;K<ref name="A181"/>) și corecțiile introduse au un grad de certitudine mai ridicat.<ref>Asavinei, pp. 79-88</ref>

== Măsurarea temperaturilor extreme ==
=== Măsurarea temperaturilor criogenice ===
În tehnică, prin temperaturi [[criogenie|criogenice]] se înțeleg temperaturi sub cea de lichefiere a unor gaze care prezintă interes industrial, începând cu [[metan]]ul. Convențional, se consideră temperaturi criogenice cele sub 120&nbsp;K.<ref name="crt">Cornel Stamatescu ș.a, ''Criogenie tehnică'', București: Editura Tehnică, 1982</ref>

;Temperaturi peste 3 K
Termometrul etalon pentru aceste temperaturi este termometrul cu rezistență de platină.<ref name="HPT">{{en icon}} H. Preston-Thomas - [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90_metrologia.pdf ''International Temperature Scale of 1990''], ''Metrologia'', 1990, 27(1), 3-10, Springer Verlag, 1990</ref>

Măsurarea practică a temperaturilor criogenice se poate face cu termocupluri. Temperaturi începând cu cea de fierbere a [[azot]]ului (77&nbsp;K) se pot măsura chiar și cu termocupluri comune de tip J (fier-constantan),<ref name="NIST-J">[http://srdata.nist.gov/its90/type_j/-210to0.html Type J Thermocouples], nist.gov, accesat 2010-08-25</ref>
Pentru domeniul combustibililor criogenici (20&nbsp;K), temperaturile peste 3&nbsp;K se pot măsura cu termocupluri de tip K (cromel-alumel),<ref name="NIST-K">[http://srdata.nist.gov/its90/type_k/-270to0.html Type K Thermocouples], nist.gov, accesat 2010-08-25</ref>
de tip T (cupru-constantan),<ref name="NIST-T">[http://srdata.nist.gov/its90/type_t/-270to0.html Type T Thermocouples], nist.gov, accesat 2010-08-25</ref>
însă mai potrivite sunt cele de tip E (cromel-constantan).<ref>[http://srdata.nist.gov/its90/type_e/-270to0.html Type E Thermocouples], nist.gov, accesat 2010-08-25</ref>

;Temperaturi sub 5 K
[[Fișier:3He_4He_saturated_vapor_pressure.gif|thumb|Presiunea de saturație a <sup>3</sup>He și <sup>4</sup>He în funcție de temperatură.<ref name="TEC6">{{en icon}}[http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/TECChapter6.pdf ITS-90 - Vapour Pressure Thermometry], bipm.org, accesat 2010-08-26</ref>]]
Termometrele etalon pentru măsurarea temperaturilor sub 5&nbsp;K sunt cele cu presiune de vapori de [[heliu]].<ref name="HPT"/>

În [[ITS-90]] temperatura <math>T_{90} \,</math> între 0,65&nbsp;K și 5,0&nbsp;K este definită prin relația dintre temperatură și presiunea de saturație <math>p \,</math> a <sup>3</sup>He ([[heliu-3]]) și a <sup>4</sup>He ([[heliu-4]]). Punctul critic al <sup>4</sup>He este la 5,19&nbsp;K, astfel că, practic, se pot măsura temperaturi cuprinse între 0,5&nbsp;K și 5&nbsp;K. La temperatura de 2,1768&nbsp;K heliul-4 devine [[superfluid]], ceea ce face ca el să nu fie folosit la măsurarea temperaturilor sub 0,65&nbsp;K. Punctul critic al <sup>3</sup>He este la 3,32&nbsp;K și trece în stare superfluidă sub temperatura de 0,0026&nbsp;K, astfel că este folosit la măsurarea temperaturilor între 0,01&nbsp;K și 3,2&nbsp;K.<ref name="HCAR">{{en icon}} Yonghua Huang, Guobang Chen, Vincent Arp, Ray Radebaugh [http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=50419 ''Equation of State and Thermophysical Properties of Helim-3''], Prague: Proceedings of the ICEC-21, Vol. CR06-379, pp. 1-6, 17-21 iulie 2006</ref>

Formula de interpolare pentru temperatură-presiune pe curba de saturație la <sup>3</sup>He și <sup>4</sup>He este:
:<math>T_{90} = \sum_{i=0}^9 A_i \left [ \frac {\ln p - B}{C} \right ]^i</math>
unde presiunea este în [[Pa]],<ref name="HPT"/> iar pentru coeficienții ''A<sub>i</sub>, B, C'' a se vedea articolul [[ITS-90]]. Pentru <sup>4</sup>He, deși coeficienții aceastei relații sunt stabiliți pentru temperaturi de la 1,25&nbsp;K în sus, relația este considerată valabilă începând de la temperatura de 0,5&nbsp;K, chiar mai joasă decât cea de 0,65&nbsp;K specificată de ITS-90.<ref name="DB">{{en icon}}Russell J. Donnelly and Carlo F. Barenghi, [http://www.uoregon.edu/~rjd/vapor18.htm ''The Observed Properties of Liquid Helium at the Saturated Vapor Pressure''], uoregon.edu, accesat 2010-05-25</ref>

Pentru <sup>4</sup>He și temperaturi sub 1,25&nbsp;K există o relație mai simplă, suficient de exactă:
:<math>\ln p = i_0 - \frac {c_{L_0}}{RT} + \frac {5}{2} \ln T</math>
unde <math>c_{L_0} \,</math> = 59,83 J/mol este căldura latentă de vaporizare la 0&nbsp;K, <math>R \,</math> = 8,314510&nbsp;J/mol&nbsp;K iar entalpia la temperatura de zero absolut este dată de relația:
:<math>i_0 = \ln ((2 \pi m)^{3/2} k^{5/2} h^{-3}) \,</math>
unde <math> m \,</math> = 6,646{{e|-24}} g este masa <sup>4</sup>He, <math> k \,</math> este [[constanta Boltzmann]], iar <math> h \,</math> este [[constanta Planck]].<ref name="DB"/>

Măsurarea presiunii vaporilor se poate face cu diferite tipuri de [[manometru|manometre]]. Pentru măsurători obișnuite presiunea se poate măsura cu instrumente cu tub Bourdon, sau cu manometre cu coloană de mercur, a cărei înălțime se măsoară cu [[catetometru]]l. Pentru măsurători de precizie presiunea se poate măsura piezoelectric sau cu o diafragmă plasată imediat deasupra suprafeței lichidului.<ref name="TEC6"/>

O metodă practică de măsurare a temperaturilor criogenice este termometria [[magnetism|magnetică]], care se bazează pe măsurarea susceptibilității paramagnetice a unor săruri.<ref>{{en icon}}[http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/TECChapter7.pdf ITS-90 - Magnetic Thermometry], bipm.org, accesat 2010-08-27</ref> <!-- Trebuie puțin dezvoltat -->
Altă posibilitate practică este măsurarea cu ajutorul [[termistor]]ilor.<ref>{{en icon}}[http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/TECChapter17.pdf ITS-90 - Thermistors], bipm.org, accesat 2010-08-27</ref> <!-- Trebuie puțin dezvoltat -->

;Temperaturi ultrajoase
[[Fișier: GaAlAs U-T.png|thumb|Tensiunea de deschidere a unei joncțiuni GaAlAs în funcție de temperatură.]]
Pentru domeniul temperaturilor ultrajoase ({{en|ultra low temperature}} - ULT), adică sub 5&nbsp;mK, drept [[senzor]]i se pot folosi [[semiconductor]]i. S-a observat că [[tensiune electrică |tensiunea]] de deschidere <!--({{en|forward voltage}})--> a unei [[diodă semiconductoare |diode]] din GaAlAs începe să crească repede la temperaturi sub 35&nbsp;K. Această sensibilitate rămâne suficientă și la curenți foarte mici, de ordinul p[[Amper|A]], ceea ce face ca puterea [[disipare |disipată]] de diodă la temperaturi de ordinul a 50&nbsp;mK să fie de câțiva p[[Watt|W]]. Asta permite folosirea lor ca senzori în băile de <sup>3</sup>He și <sup>4</sup>He. Pentru diferențe de tensiune de 1&nbsp;μ[[Volt|V]] (măsurabile inclusiv cu aparate de serie) se pot sesiza diferențe de temperatură de 0,1&nbsp;mK.<ref name="Ota">{{en icon}} Snehadri Bihari Ota, Smita Ota [http://www.oxford-instruments.com/products/low-temperature/applications-library/ultra-low-temperature/Documents/ULT-Thermometry-with-GaAlAs-Diodes.pdf ''A Study of forwards characteristics of a GaAlAs temperature sensor diode''], ''Meas. Sci. Technol.'', no. 11 (2000) pp. 815-817</ref>

Pentru măsurarea temperaturilor de ordinul nK (miliardimi de kelvin), [[om de știință|cercetătorii]] folosesc [[latice optică|latici optice]] [[laser]] pentru a răci [[atom]]i prin expansiune adiabatică. O viteză de deplasare de 7&nbsp;mm/s a unui atom de [[cesiu]] indică o temperatură de c. 700&nbsp;nK (recordul de temperatură minimă obținut în [[1994]] la [[NIST]]).<ref>{{en icon}}[http://physics.nist.gov/News/Releases/n94-30.html NIST Physicists Measure Coldest Temperature Ever] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100528114705/http://physics.nist.gov/News/Releases/n94-30.html |date=2010-05-28 }}, nist.gov, accesat 2010-08-27</ref><ref>{{en icon}}[http://physics.nist.gov/News/Update/940815.html NIST Researchers Achieve Coldest Temperature Ever] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100601175552/http://physics.nist.gov/News/Update/940815.html |date=2010-06-01 }}, nist.gov, accesat 2010-08-27</ref>

=== Măsurarea temperaturilor foarte înalte ===
Definirea modului de măsurare a temperaturilor foarte înalte se face pe baza [[radiație termică|radiației termice]] a [[corp absolut negru|corpului negru]], în speță prin [[formula lui Planck]], cu o etalonare într-unul din punctele fixe:
:<math>\frac {L_\lambda (T)}{ L_\lambda (T_X)} = \frac {e^{\frac {c_2}{\lambda T_X}} - 1}{e^{\frac {c_2}{\lambda T}} - 1}</math>
unde <math> T_X \, </math> este una din temperaturile punctelor fixe ale argintului, aurului sau cuprului, <math> L_\lambda \,</math> sunt [[radianță|radianțele spectrale]] ale corpului negru pentru lungimea de undă <math>\lambda \,</math> la temperaturile respective, iar <math>c_2 \,</math> = 0,014388&nbsp;m&nbsp;K.<ref name="HPT"/>
Termometrul etalon pentru acest domeniu este [[pirometru]]l de radiație monocromatică.<ref>H. Preston-Thomas, P. Bloembergen, T. J. Quinn, [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/SUPChapter6.pdf Radiation Thermometry], bipm.org, accesat 2010-08-27</ref>

;Temperatura stelelor
Unul din domeniile în care este nevoie de măsurarea temperaturilor foarte înalte este [[astronomie|astronomia]], unde interesează temperatura suprafeței [[stea|stelelor]]. Acestea au temperaturi începând de la câteva mii de kelvini (supergigantele roșii din [[Spectru stelar|clasa]] M, ca [[Betelgeuse]], c. 1900&nbsp;K) și până la zeci de mii de kelvini (supergigantele albastre din [[Clasificarea spectrală Harvard|clasa]] O, ca [[Eta Carinae]], c. 40&nbsp;000&nbsp;K).<ref name="kde">{{en icon}}Jasem Mutlaq, [http://docs.kde.org/development/en/kdeedu/kstars/ai-colorandtemp.html Star Colors and Temperatures], kde.org, accesat 2010-08-28</ref>
Metoda folosită este cea a pirometrului de culoare, iar aparatele folosite sunt [[fotometru|fotometrele]]. În funcție de [[Sistem fotometric|sistemul fotometric]] se măsoară radianța folosind diferite filtre monocromatice. De exemplu, conform [[Sistemul fotometric UBV|sistemului fotometric UBV]] se măsoară radianța în benzile U ([[ultraviolet]], λ&nbsp;= 365&nbsp;nm), B ([[albastru]], λ&nbsp;= 445&nbsp;nm) și V ([[spectru vizibil|vizibil]], λ&nbsp;= 551&nbsp;nm).<ref>J. Binney, M. Merrifield, ''Galactic Astronomy'', Princeton University Press, 1998, ch. 2.3.2, pp. 53</ref>

;Temperatura reacțiilor nucleare
Domeniul în care apar cele mai înalte temperaturi este cel al [[Reacție nucleară|reacțiilor nucleare]], unde ordinul de mărime al temperaturilor este de 100&nbsp;MK la reacțiile de [[Fisiune nucleară|fisiune]], respectiv 100&nbsp;GK la reacțiile de [[Fuziune nucleară|fuziune]]. Ultimele se întâlnesc și în [[astrofizică]], în cazul [[supernovă|supernovelor]]. În experiențele de laborator aceste temperaturi se deduc din [[energie|energia]] [[neutron]]ilor, energie care este determinată cu [[spectrometru de neutroni|spectrometre de neutroni rapizi]].<ref>{{en icon}}T. Nishitani ș.a., [http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4994626 Design of radial neutron spectrometer array for the International Thermonuclear Experimental Reactor], ieee.org, accesat 2010-08-28</ref> <!-- Fizicienii sunt invitați să clarifice/dezvolte această secțiune. -->

== Etalonarea termometrelor ==
Etalonarea termometrelor uzuale se face prin comparare cu termometre [[etalon]], care, la rândul lor, sunt gradate pe baza unor puncte fixe definite de [[Scara Internațională de Temperatură din 1990]] (SIPT-90). SIT-90 folosește mai multe puncte fixe definite, toate bazate pe stări de echilibru termodinamic ale unui număr de 14 elemente chimice pure și unei substanțe compuse, apa. Multe puncte se bazează pe [[transformare de fază|transformări de fază]], în special de [[topire]]/[[solidificare]] a elementelor chimice pure. Cele mai joase puncte [[criogenie|criogenice]] se bazează exclusiv pe relația dintre temperatură și presiunea de saturație a heliului și a izotopilor săi, în timp ce restul punctelor reci (sub temperatura camerei) se bazează pe punctele triple.
{{Articol principal|Scara Internațională de Temperatură din 1990}}
Acoperirea întregului domeniu al scării necesită mai multe tipuri diferite de termometre etalon, cum ar fi termometre manometrice cu [[heliu]],<ref>{{en icon}} H. Preston-Thomas - [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90_metrologia.pdf ''International Temperature Scale of 1990''], ''Metrologia'', 1990, 27(1), 3-10, Springer Verlag, 1990, pp. 60-84</ref> termometre cu heliu [[gaz]]os, termometre cu rezistență din [[platină]] standard, sau pirometre monocromatice.

Termocuplurile pot fi etalonate și în simulatoare electrice,<ref>Cole-Parmer, p. 1042</ref> însă metoda de etalonare efectiv la temperatură este mai bună decât metoda de etalonare prin comparare electrică în simulatoare.<ref name="isotech"/>

=== Aparate de etalonare ===
[[Fișier:Isotech Pegasus.jpg |thumb|180px|Aparat de etalonare uscată.]]
Un aparat de etalonare uscată este în principiu un [[cuptor]] tubular, echipat cu un element de încălzire, care oferă o zonă de temperatură constantă. Este destinat etalonării termocuplurilor de tip R și S. Cele mai bune aparate sunt echipate cu controlere electronice calibrate în 5 puncte fixe, ceea ce asigură acuratețea în toată gama de lucru. Gama de lucru a aparatului din imaginea alăturată este 150&nbsp;– 1200{{te}}. Instalația se stabilizează termic după aproximativ o jumătate de oră, la temperaturi de ±2{{te}} față de temperatura dorită, cu precizia de ±0,1{{te}} la 150{{te}} și ±0,2{{te}} la 1200{{te}}. La unele aparate zona fierbinte poate fi folosită și drept etalon de tip corp negru, la aparatul din imagine precizia fiind de ±0,3{{te}}. Răcirea aparatului durează câteva ore. De obicei se pot etalona simultan până la 4 termocupluri.<ref name="isotech">{{en icon}}[http://easthillsinstruments.com/temperature/dry-block-calibrators/isotech-pegasus-1200-high-temperature-dry-block-calibrator.html Isotech Pegasus 1200 High Temperature Dry Block Calibrator] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100308133229/http://easthillsinstruments.com/temperature/dry-block-calibrators/isotech-pegasus-1200-high-temperature-dry-block-calibrator.html |date=2010-03-08 }}, easthillsinstruments.com, accesat 2010-08-22</ref>
Se pot construi instalații uscate și pentru alte game de temperaturi, de exemplu -30&nbsp;– 140{{te}}, 30&nbsp;– 300{{te}} și 50&nbsp;– 700{{te}}.<ref>Cole-Parmer, p. 1044</ref><ref name="hotek"/>

Etalonarea termometrelor de sticlă și a oricăror alte termometre până la temperaturi de 700{{te}}. se poate face în aparate de etalonare cu baie lichidă, care sunt foarte asemănătoare cu cele pentru etalonare uscată.<ref name="hotek">{{en icon}}[http://www.hotektech.com/Isocomp.htm Hotek Technologies, Inc. - Test and Measurement Equipment] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081026060804/http://www.hotektech.com/Isocomp.htm |date=2008-10-26 }}, hotektech.com, accesat 2010-08-22</ref><ref>Cole-Parmer, p. 1043</ref>

=== Sisteme de reproducere a punctelor fixe ===
[[Fișier:Celula punct triplu apa.gif|thumb|180px|Celulă de reproducere a punctului triplu al apei la Institutul Național de Metrologie al [[Japonia|Japoniei]].]]
Reproducerea punctului triplu al apei se face într-o celulă pentru punctul triplu al apei. Aceasta este o instalație de sticlă formată dintr-o eprubetă în care se plasează termometrul, înconjurată de o baie închisă în care se găsește apă [[VSMOW]] cu gheață, iar deasupra o zonă de vapori saturați.<ref name="jp">{{en icon}}[http://www.nmij.jp/english/library/units/temperature/ National Metrology Institute of Japan - Temperature] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110130010838/http://www.nmij.jp/english/library/units/temperature/ |date=2011-01-30 }}, nmij.jp, accesat 2010-08-22</ref>

Reproducerea punctelor de topire și solidificare al substanțelor etalon se face în aparatele cu baie, în care baia este realizată în celule speciale.<ref>{{en icon}}[http://content.fluke.com/comx/pages/hrt_mtlfreeze_en.htm ITS-90 Fixed-Point Cells] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20111222034625/http://content.fluke.com/comx/pages/hrt_mtlfreeze_en.htm |date=2011-12-22 }}, fluke.com, accesat 2010-08-22</ref> Domeniile de temperaturi pentru care se construiesc sunt la fel ca pentru aparatele de etalonare uscată. Precizia și stabilitatea acestor celule este mai bună de ±0,01{{te}}, ceea ce permite comparații cu precizia de ±0,0002{{te}}.<ref>{{en icon}}[http://www.hotektech.com/IsoHydra798.htm Temperature bath calibrator], hotektech.com, accesat 2010-08-22</ref> În astfel de aparate se pot reproduce punctele fixe pentru [[galiu]], [[indiu]], [[staniu]], [[plumb]], [[zinc]], [[stibiu]], [[aluminiu]], [[argint]] și [[cupru]].<ref name="hotek"/>

Punctele de fierbere ale [[argon]]ului sau [[azot]]ului pot fi de asemenea reproduse în aparate de serie.<ref>{{en icon}}[http://www.hotektech.com/IsoITLM18205.htm Nitrogen boiling point apparatus] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100428024733/http://www.hotektech.com/IsoITLM18205.htm |date=2010-04-28 }}, hotektech.com, accesat 2010-08-22</ref> Reproducerea punctelor criogenice sub 3&nbsp;K necesită însă instalații mult mai complexe.<ref name="jp"/>

== Legături externe ==
* [http://www.inm.ro/ro/?page=labs&lab=lab04 Institutul Național de Metrologie, Laboratorul Termometrie ]
* [http://www.temperature.ro/ Temperatură • Termometrie]
* [http://ebooks.unibuc.ro/Fizica/Sabina/lucr1.pdf  ebooks.unibuc.ro :''Măsurarea temperaturii'']

== Note ==
{{listănote|2}}

== Bibliografie ==
* [[Șerban Țițeica|Țițeica, Șerban]] - ''Termodinamica'', București: Editura Academiei RSR, București, 1982
* {{en icon}} [[David Holliday|Holliday, David]] & Resnick, Robert - ''Physics  part I'', John Wiley&Sons, Inc. New York•London•Sydney 
* {{en icon}} Reif, Frederick -''Fundamentals of Statistical and Thermal Physics'', Mc Graw-Hill Inc. New York, 1965.
* {{en icon}} R. E. Bedford, G. Bonnier G., H. Maas, F. Pavese [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90_Techniques.pdf ''Techniques for Approximating the International Temperature scale of 1990''], bipm.org, 1990 (republicat 1997)
* {{en icon}} [http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/its-90_supplementary.zip ''Supplementary Information for the International Temperature Scale of 1990''], bipm.org, 1990 (republicat 1997), ISBN 92-822-2111-3
* {{en icon}} Cole-Parmer Instrument Company - ''Cole-Parmer'' 1999-2000 Catalog''.
* Ion Asavinei, Cornelia Niculescu - ''Măsurarea temperaturilor înalte - Metode pirometrice'', București: Editura Tehnică, 1989, ISBN 973-31-0097-8
{{Portal|Fizică}}
{{Control de autoritate}}

[[Categorie:Fizică]]
[[Categorie:Metrologie]]