Данный прибор представляет собой особый спиртовый термометр со шкалой или 33-40°С. Поначалу кататермометр был сконструирован для измерения охлаждающего влияния температуры воздуха на тело человека. В дальнейшем было показано, что кататермометр не воспроизводит потери тепла с поверхности кожи человека, не учитывает влияния теплового излучения, которое оказывает значительное действие на тепловой обмен организма. В настоящее время применяется практически исключительно для измерения малых скоростей движения воздуха, хотя, пользуясь кататермометром, можно ориентировочно определить, с какими его показаниями при различных условиях производственной деятельности совпадает оптимальное самочувствие людей, и оценить охлаждающую способность метеорологических факторов (температуры и скорости движения воздуха).
Принцип работы кататермометра шарового заключается в том, что скорость снижения температуры приборов зависит кроме температуры воздуха от скорости его движения. При работе с кататермометром измеряют время снижения температуры с 38 до 35°С, 39 до 34°С, 40 до 33°С. Более точные результаты измерения обеспечивает диапазон температур 40 до 33°С. Нетрудно заметить, что средне значение указанных температурных перепадов всегда равно 36,5°С, то есть средней температуре человека. Это позволяло при первоначальном назначении прибора в какой-то степени имитировать охлаждающее воздействие воздуха на организм человека («охлаждающая способность воздуха»).
В процессе охлаждения с 1 см2 поверхности резервуара кататермометров теряется постоянное количество тепла. Эта величина (катафактор) является константой (постоянной величиной) прибора и обозначается на каждом кататермометре в виде его постоянного фактора, выраженного в мкал/см2.
|
|
В верхней части прибора над столбиком с окрашенным спиртом имеется расширенная полость («торичеллева пустота»).
В нижней части прибора расположен резервуар со спиртом.
Порядок работы
Перед измерением кататермометр опускают в воду при температуре 65–80°С и держат, пока спирт заполнит не менее половины расширения капилляра. После этого кататермометр тщательно вытирают (очень важно, так как испарение влаги приведет к дополнительному увеличению скорости дальнейшего снижения температуры, а значит к искажению результатов), вешают на штатив в точке измерения и по секундомеру устанавливают время охлаждения в указанных выше интервалах температур. Очень важно, чтобы кататермометр в период наблюдения находился в неподвижном состоянии, в противном случае будет имитироваться дополнительное движение воздуха. Измерения в одной точке повторяют несколько раз, отбрасывают первый результат, а из последующих выводят среднее значение величины охлаждения (Н). Вычисление величины охлаждения по кататермометру производит по формуле:
где
Н – искомая величина охлаждения, мкал;
– константа, мкал/см2´град.);
Т 1 – Т 2 – интервалы температур в °С (40-33 или 39-34);
а – число секунд, в течение которых столбик спирта опустился в соответствующих температурных интервалах;
По величине охлаждения (Н) и значению температуры воздуха в период исследования скорость движения воздуха вычисляют по формулам:
для скорости движения воздуха < 1 м/с (
до 0,6)
|
|
для скорости движения воздуха > 1 м/с (
> 0,6)
В приведенных формулах приняты следующие условные обозначения:
V – искомая скорость движения воздуха, м/с;
Н – величина охлаждения сухого кататермометра, мкал;
Q – разность между средней температурой тела (36,5°С) и температурой окружающего воздуха, °С;
0,20 и 0,40; 0,13 и 0,47 – эмпирические коэффициенты.
Пример определения скорости движения воздуха с помощью шарового кататермометра. Исследователем проводилось определение скорости движения воздуха в учебной комнате 302 учебного корпуса № 4 ГОУ ВПО «ВГМУ Минздравсоцразвития России» с помощью шарового кататермометра при температуре воздуха в период наблюдения 20°С. катафактор (F) прибора – 573 мкал/см2. Первый результат измерения времени падения температуры прибора с 40 до 33°С, как указывалось выше, был отброшен. Последующие три измерения показали соответственно время 210, 221 и 205 секунд. При расчете среднего времени получается результат: (210 + 221 + 205): 3 = 636: 3 = 212 с.
Далее, находим величину охлаждения Н, подставляя в формулу соответствующие значения:
мкал.
Находим величину 
, которая будет равна:
Скорость движения воздуха в учебной аудитории < 1 м/с, так как H/Q < 0,6. Подставляем найденные величины в соответствующую, указанную выше формулу, и рассчитываем скорость движения воздуха:
м/с.
Для ускоренных и приближенных расчетов скорости движения воздуха можно пользоваться специальными таблицами (таблицы 2 и 3). Если исследования проводились в условиях, представленных в предыдущем примере, где величина H/Q была равной 0,38, то на пересечении горизонтальной прямой, соответствующей указанной величине, с колонкой, соответствующей 20°С, находим результат по таблице – 0,239 м/с.
Таблица 1