Кататермометры

Обширная категория измерительных приборов насчитывает сотни и тысячи видов, разработанных для различных надобностей и работающих по вариабельным принципам. К ней относятся и кататермометры – чувствительные устройства, применяемые в определении микроскопических параметров воздушной среды.

Основное назначение и сфера использования – проведение санитарно-гигиенических исследований, измерение охлаждающего действия воздуха. Это делается с целью найти норму комфортного самочувствия человека в окружающей его воздушной среде.

Изучение справочных пособий может дать приблизительный ответ на вопрос, что представляет собой кататермометр, потому что это целая группа приборов, у которых разное устройство и сфера применения. Весьма условно множество устройств дифференцируется по целевому назначению, конструкции и способности измерения определенных параметров. Иногда их делят по сфере, в которой преимущественно используется измерительное устройство, по чувствительности и форме спиртового резервуара.

Это самое востребованное и простое приспособление для кататермометрии – определения величины способности незначительного по скорости воздушного потока менять температуру человеческого тела. Три группы, на которые разграничивают кататермометры, учитывают не только это обстоятельство.

Есть еще и другие назначения:

• определение влияния окружающей температуры;
• определение малозаметной миграции воздушных масс действия температуры и влажности на разные параметры;
• способность учитывать термические воздействия, влияние окружающей воздушной среды и энергии лучевого потока.

Большинство из них – настоящие произведения искусства, оригинальные творения пытливого мозга исследователя, заинтересованного в чистоте эксперимента и точности измерения.

Новый справочник химика приводит определение кататермометра как прибора, который используется для измерения минимальных скоростей движения воздуха на рабочем месте. С этой целью используются и термоанемометры, но в таком случае используется иной принцип работы: в устройстве есть датчик, который находится в воздушном потоке и нагревается током. Это не всегда безопасно при работе с реактивами и катализаторами. Кататермометр безопаснее, поскольку определение нужного параметра происходит по скорости падения температуры от одного значения к другому. Ее измерение и дает представление о движении потоков и скорости их миграции. В медицине спиртовой термометр, по мнению его создателя, профессора Хилла, становится примитивным аналогом человеческого тела. Человеческий организм – это открытая система, которая настроена на взаимодействие с внешней средой и на адаптацию к ее условиям.

Кататермометр дает представление о величине факторов, которые влияют на его состояние. Температура и влажность, как и циркуляция воздуха, способны оказывать действие на теплопотерю и тепловой баланс. Прибор позволяет определить это суммарное воздействие. Такая вариативность в применении зависит от того, как устроена модель. Некоторые виды утратили актуальность с появлением более совершенных систем измерения и вычисления, но в медицине, химии, санитарно-гигиенических исследованиях по-прежнему востребованы шаровые кататермометры и устройство, получившее название по имени своего создателя, – профессора Хилла. Это цилиндрический кататермометр (в буквальном переводе с греческого – «теплота, измеренная вниз»).

Обиходное название – цилиндрические кататермометры, получившие такое наименование из-за формы резервуара, в котором в качестве измерительного материала используется спирт. Наполняя расширенный конец капиллярной трубки, этот состав сначала нагревают, а затем смотрят, за какое время температура падает по шкале от 38 до 35 градусов.

Для получения точного результата замеры и необходимые подсчеты проводятся неоднократно в одной и той же точке. Для применения устройства есть специальная формула, по которой подсчитывается и проверяется первоначальный результат. Время падения (за небольшим исключением) зависит от скорости движения воздуха.

Такие приборы были разработаны советскими учеными в Ленинградском НИИ. Встречаются модели трех видов кататермометров: нормальный, среднеградусный и низкоградусный. Так что утверждение о том, что от кататермометра Хилла их отличает только форма резервуара и размерность шкалы, не соответствуют истине. Есть специальные таблицы, которые упрощают расчеты.

Применение в животноводстве позволило определить оптимальные параметры, которые должны быть в помещениях с разными животными. И это далеко не единственная польза, полученная в самых разных отраслях народного хозяйства и промышленности.

Инструкции по применению цилиндрического или шарового кататермометра практически не отличаются друг от друга. В некоторых пособиях указывается, что каждый прибор для измерения работает аналогично своему «собрату». Принцип работы, который заключается в определении скорости падения температуры по шкале в 35-38 или 33-40 градусов, тоже сохраняется.

Стандартный метод, позволяющий определить охлаждающую способность воздуха в любой научной отрасли, выглядит следующим образом.

• Опустить прибор в воду, нагретую до 80 градусов, выждать, чтобы спирт под воздействием нагрева заполнил свободное пространство в расширенном конце капилляра. В инструкции пишут, что спиртовое содержимое должно занять не менее половины расширения.
• После этого прибор аккуратно вытирают, чтобы не допустить погрешности в измерениях. Горячая вода на капилляре – это фактор, влияющий на точность.
• Целью манипуляций является определение H (это среднее значение скорости охлаждения).
• Чтобы получить искомое H, проводят несколько замеров в одной и той же точке пространства. Самое первое отбрасывают, а из остальных получают среднее значение.

В цилиндрическом кататермометре применяется формула, в которой участвуют H, F (катафактор) и a – время в секундах, которое потребовалось, чтобы спиртовой столбик с верхней границы шкалы спустился до нижней (H = F/a). Так получают величину охлаждения. Есть и другие формулы, по которым определяют искомую величину, зная ее для сухого прибора и измеряя температуру воздуха.

Целесообразно использовать готовые таблицы или быстрые способы подсчета, хотя для чистоты эксперимента расчет лучше предварительно произвести на бумажном носителе. Если определение скорости движения в помещении – не единственная задача или же необходимы измерения в более широком температурном диапазоне, то тогда применяют шаровые кататермометры. Например, в химии они необходимы как для определения незначительных токов воздуха в камере, так и для аналогичных замеров в помещении, где проводятся опыты.

Методика неизменна и при использовании в работе технической и санитарной инспекции, которая проводит проверки условий промышленных предприятий. Шаровое изделие не подходит для измерения воздушных потоков большой скорости. Но это и не требуется, поскольку для данной цели используются другие приборы. Однако они не дают представления о степени подвижности, токах и завихрениях, которые при химических экспериментах и на опасных производствах могут, протекая с периодичностью, представлять опасность.

При работе с приборами необходимо знать их катафактор. Это время охлаждения, точнее, потеря милликалорий с квадратного сантиметра резервуара. В распоряжении исследователя есть эмпирические результаты, которые не изменяются при определенной температуре. Соотношение потерь спиртового кататермометра и человеческого тела в равных условиях сохраняется.