Liquid in Glass Thermometer

เป็น เครื่องมือวัด อุณหภูมิที่สะดวกและง่ายต่อการใช้งานแต่ในความเป็นจริงการนํา Liquid in Glass Thermometer ไปใช้งานนั้นมีข้อจํากัดอยู่บ้าง เช่น ระยะของการจุ่ม การอ่านค่าและชนิดของ Liquid in Glass Thermometer ดังนั้นในการนำเครื่องมือประเภทนี้ไปใช้งานจึงยังไม่ถูกต้องมากนัก จึงจำเป็นต้องทำการศึกษาถึงข้อกำหนดต่างๆเพื่อให้ทราบก่อนนำเครื่องมือไปใช้ได้อย่างถูกต้อง

การใช้งานและค่าแก้ของ Liquid in Glass Thermometer แบบจุ่มทั้งหมด (Total Immersion)

จากรูปภาพแสดงตัวอย่างการใช้งาน Liquid in Glass Thermometer แบบจุ่มทั้งหมด(Total Immersion) จะพบว่าหากใช้เครื่องมือชนิดนี้วัดอุณหภูมิของเหลวในภาชนะที่มีอุณหภูมิประมาณ 25°C เครื่องมือวัดนี้จะสามารถวัดอุณหภูมิได้ถูกต้อง เนื่องจากมีระยะการจุ่มถูกต้องตามหลักการวัดของเครื่องมือ Liquid in Glass Thermometer แบบ Total Immersion แต่ถ้าหากอุณหภูมิ ของเหลวในภาชนะสูงขึ้นเป็น 90°C และทําการวัดโดยใช้เครื่องมือเดิมจะพบว่าความลึกของภาชนะส่งผลต่อระยะจุ่มของเครื่องมือและส่งผลต่อผลการวัด ทำให้อ่านค่าอุณหภูมิได้ต่ำกว่าอุณหภูมิจริงในภาชนะ ผลกระทบที่เกิดขึ้นนี้อันเนื่องมาจากสารที่บรรจุในแท่งแก้วของ Liquid in Glass Thermometer ได้รับการรบกวนจากสภาวะแวดล้อมส่งผลทําให้การขยายตัวของสารภายในท่อ Capillary ลดลง เนื่องจากระยะการจุ่ม Liquid in Glass Thermometer ไม่เหมาะสม (Immersion Error)  จึงทําให้ค่าอุณหภูมิที่อ่านได้ต่ำกว่าที่ควรจะเป็น

ดังนั้นการใช้งานหรือการอ่านค่า Liquid in Glass Thermometer ให้ถูกต้องจึงจำเป็นต้องทําการแก้ค่า ซึ่งสามารถคํานวณหาค่าแก้อุณหภูมิเนื่องจากผลกระทบของระยะจุ่มที่ไม่เหมาะสม (Immersion Error) โดยการวัดอุณภูมิรอบก้านแก้วขณะทำการวัดได้จากสมการดังนี้

Emergent Stem Correction = kn(T-t)

เมื่อ :  k = ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของของเหลวที่บรรจุใน Liquid in Glass Thermometer

สำหรับ Liquid in Glass Thermometer ที่มีหน่วยวัดอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส (°C ) ชนิดที่ของเหลวบบรรจุภายในกระเปาะแก้วเป็นปรอท (Mercury) จะมีค่า k เท่ากับ 0.00016 สําหรับหน่วยวัดอุณหภูมิเป็นองศาฟาเรนไฮต์ (°F )  จะมีค่า k เท่ากับ 0.00009 และ Liquid in Glass Thermometer ที่มีหน่วยวัดอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียสชนิดที่ของเหลวบบรรจุภายในกระเปาะแก้วเป็นแอลกอฮอล์ (Alcohol) จะมีค่า k เท่ากับ 0.00104 สำหรับหน่วยวัดอุณหภูมิเป็นองศาฟาเรนไฮต์ จะมีค่า k เท่ากับ 0.0006

n = จํานวนขีดสเกลแสดงค่าของ Liquid in Glass Thermometer ในส่วนที่โผล่พ้นจากระดับผิวของของเหลวในภาชนะถึงอุณหภูมิที่ทำการวัด

T = อุณหภูมิของของเหลวในภาชนะที่อ่านได้จาก Liquid in Glass Thermometer

t  = อุณหภูมิรอบก้านแก้วของ Liquid in Glass Thermometer ที่ทําการวัด (Emergent Stem)

จากสมการจะพบว่าเราต้องทราบค่าของอุณหภูมิที่อยู่รอบๆตัว Liquid in Glass Thermometer ในขณะทำการวัด จึงจะสามารถใช้งานสมการแก้ค่านี้ได้ โดยการใช้เครื่องมือวัดที่สามารถอ่านค่าได้ติดตั้งคู่กันกับ Liquid in Glass Thermometer โดยให้ส่วนปลายของเครื่องมือวัดอยู่เหนือระดับผิวของของเหลวดังรูป

รูปแสดงตัวอย่างการวัดอุณหภูมิรอบก้านแก้ว (Emerget Stem Temperature)

จากรูป เป็นตัวอย่างการใช้ Liquid in Glass Thermometer ที่มีของเหลวบรรจุภายในกระเปาะแก้วเป็นของเหลวชนิดปรอท (k = 0.00016) วัดอุณหภูมิของเหลวในภาชนะที่อุณหภูมิประมาณ 90°C โดยอ่านค่าอุณหภูมิจากจาก Liquid in Glass Thermometer ได้ 89°C และ อ่านค่าอุณหภูมิรอบก้านแก้ว (Emerget Stem Temperature) จาก Thermometer อีกตัวได้ 28°C โดยมีจำนวนสเกลโผล่พ้นเหนือระดับของเหลวที่ทำการวัดจำนวน 50 สเกล สามารถคำนวณหาค่าแก้จากอุณหภูมิรอบก้านแก้วได้จากสมการ

Emergent Stem Correction = kn(T-t)

= 0.00016 x 50 (89-28)

= 0.488 °C

ดังนั้นอุณหภูมิจริงของของเหลวที่วัดได้จาก Liquid in Glass Thermometer

= 89 + 0.488

= 89.488 °C

 

ผู้เขียน L3