5. Схеми вимірювання температури тіла людини
Основна методична проблема при вимірюванні температури тіла людини є вибір місця вимірювання з тім, щоб різноманітні впливаючи фактори не вносили суттєвих додаткових похибок у результат вимірювання.
Такими факторами можуть бути температура оточуючого середовища, рух повітря в приміщенні, поганий тепловий контакт чутливого елементу термометра з поверхнею тіла, загальний стан здоров'я людини, її вік тощо.
Вибір місця також може бути обумовлений конкретною діагностичною задачею, метою вимірювання.
У медичній практиці існують декілька методичних підходів до вимірювання температури тіла. Для оперативного обстеження дорослих людей температуру вимірюють під пахвою, у деяких країнах термометр поміщають у ротову порожнину. У немовлят та в стаціонарних лікарнях деяких країн температуру тіла прийнято вимірювати в прямій кишці. Безконтактні методи дають прийнятні результати при вимірюванні температури у вушній раковині.
Температури оболонки тіла і його внутрішностей відрізняються. У людини навіть температура різних ділянок шкіри неоднакова (від 28 °С кінцівок до 34 °С голови). Спостерігаються періодичні коливання температури в межах 1°С. Розрізняють коливання добові (у людини найменша температура тіла в передранкові часи і максимальна у вечірні); сезонні; залежно від гормонального стану організму; пов'язані з переміщенням з одного часового поясу в інший; обумовлені м'язовою роботою.
6. Виконання лабораторної роботи
6.1 Обладнання
Для виконання роботи знадобиться побутовий медичний максимальний термометр, ртутний чи цифровий. Перед виконанням вимірювання треба впевнитися у його відповідному стані.
Ртутний термометр не повинен мати пошкоджень, тріщин, сколів. Ртутний стовпчик не повинен мати розривів. Вкладена шкала має бути зафіксована, не рухатись при струсах термометру. На термометрах виробництва країн СНД правильне положення шкали можна проконтролювати, зіставляючи мітку на корпусі термометру з позначкою шкали 38ºС. Вони мають співпадати.
Електронний термометр не повинен мати пошкоджень, вмикатись та вимикатись, цифри на дисплеї мають бути чіткі. Покази термометра мають встановлюватись у початкове положення. По закінченню вимірювань має подаватися відповідний сигнал, що відповідає встановленню теплової рівноваги між термометром та місцем вимірювання.
6.2 Підготовка до вимірювання
Для виконання роботи потрібно струсити стовпчик рідинного термометру до показу нижче 36ºС. Цифровий термометр ввімкнути та впевнитись у його готовності до вимірювань згідно інструкції з експлуатації.
За півгодини перед вимірюваннями не виконувати інтенсивних фізичних вправ та не пити гарячих чи прохолодних напоїв.
Рекомендується продезінфікувати кінчик термометру спиртом.
6.3 Проведення вимірювань
Виконати трикратне вимірювання температури поверхні тіла під однією і тією ж пахвою та занотувати результат з точністю до 0,1ºС. Якщо стовпчик зупинився між поділками шкали, провести округлення результату вимірювання до найближчої поділки. Перед кожним наступним вимірюванням струшувати рідинний термометр до температури менше 36ºС, а цифровий приготувати до вимірювань згідно інструкції з експлуатації. Не варто робити великих пауз між вимірюваннями для виключення впливу додаткових похибок. При вимірюваннях під пахвою намагатися забезпечити максимальну поверхню контакту кінчика термометра із поверхнею тіла, міцно притуляючи руку до тулуба. Час вимірювання рідинним термометром складає 5-7 хвилин. Час вимірювання цифровим термометром менший. Більшість моделей цифрових термометрів подають звуковий сигнал закінчення процесу вимірювання. Якщо такої функції немає, то закінчення процесу вимірювання можна встановити, впевнившись візуально у незмінності показу термометру.
Продезінфікувати термометр та виконати трикратне вимірювання температури внутрішніх порожнин тіла, помістивши термометр у рота кінчиком під язик. Процедура вимірювання - аналогічна вимірюванню під пахвою. Занотувати результати вимірювання з точністю до 0,1ºС.
За бажанням можна виконати вимірювання температури тіла іншої людини та порівняти результати.
6.4 Обробка результатів вимірювання.
Обчислити середнє арифметичне значення tср та розширену невизначеність Ut вимірювання температури для кожної серії вимірювань за формулами:
Порівняти значення невизначеності із основною похибкою термометру, що дорівнює ±0,1ºC.
Порівняти значення середніх температур під пахвою та у ротовій порожнині.
6.5 Оформлення результатів лабораторної роботи.
Результати лабораторної роботи оформити у вигляді протоколу, наведеному у додатку В.
Додаток А
Історія виникнення температурних шкал
Гра́дус Це́льсія (позначення °C) — широко розповсюджена одиниця вимірювання температури, застосовується в системі SI разом з кельвіном. Градус Цельсія названий на честь шведського вченого Андерса Цельсія, що запропонував у 1742 році нову шкалу для вимірювання температури. Нулем за шкалою Цельсія приймалася точка розтавання льоду, а за 100° — точка кипіння води при стандартному атмосферному тиску. (Спочатку Цельсій за 100° прийняв температуру розтавання льоду, а за 0° — температуру кипіння води. Лише пізніше його співвітчизник М. Штремер «перевернув» цю шкалу). Ця шкала лінійна в інтервалі 0—100° і також лінійно продовжується в області нижче 0° та вище 100°. Спочатку визначення градусу Цельсія залежало від визначення стандартного атмосферного тиску тому, що і температура кипіння води і температура розтавання льоду залежать від тиску. Це не дуже зручно для стандартизації одиниці вимірювання. Тому після прийняття кельвіна у якості основної одиниці вимірювання температури, визначення градусу Цельсія було переглянуто.
Згідно сучасному визначенню, градус Цельсія дорівнює одному кельвіну, а нуль шкали Цельсія встановлений таким чином, що температура потрійної точки води дорівнює 0,01 °C. В результаті, шкали Цельсія та Кельвіна здвинуті на 273,15:
°C = K − 273,15
Гра́дус Фаренге́йта — одиниця вимірювання температури з лінійною шкалою. Довгий час шкала Фаренгейта була основною у англомовних країнах, але наприкінці 60-х — початку 70-х років XX сторіччя вона була практично витиснена шкалою Цельсія. Тільки у Ямайці, США та Канаді шкала Фаренгейту досі широко використовується у побуті. Шкала названа на честь вченого Габріеля Фаренгейта, що запропонував її у 1724 році.
На шкалі Фаренгейта точка розтавання льоду дорівнює +32 °F, а точка кипіння води +212 °F (при нормальному атмосферному тиску). При цьому один градус Фаренгейта дорівнює 1/180 різниці цих температур. Діапазон 0°…+100° за шкалою Фаренгейта приблизно відповідає діапазону −18°…+38° за шкалою Цельсія.
Існує декілька версій походження шкали. За однією з них, Фаренгейт спершу прийняв за 0 °F температуру плавлення (замерзання) суміші льоду та кухонної солі у рівних кількостях, а за 100 °F — нормальну температуру тіла людини (проте Фаренгейт помилився в останньому вимірі: нормальна температура тіла людини складає 97,9 °F).
tc=(tf - 32)5/9
Градус Реомюра (°R) — на часі не застосовувана одиниця вимірювання температури. 1 °R дорівнює 1/80 частині температурного інтервалу між точками розтавання льоду (0 °R) та кипіння води (80 °R), тобто 1 °R = 1,25 °С. Запропонований у 1730 році Рене Антуаном Реомюром.
Шкала Ранкіна (°Ra) — на часі рідко застосовувана абсолютна температурна шкала, названа на честь шотландського фізика Уильяма Ранкіна (1820—1872).
Шкала Ранкіна починається при температурі абсолютного нуля, точка замерзання води відповідає 491,67°Ra, точка кипіння води 671,67°Ra. Число градусів між точками замерзання та кипіння води за шкалою Фаренгейта та Ранкіна однакове і дорівнює 180.
Співвідношення між кельвіном і градусом Ранкіна: 1 K = 1,8 °Ra, градуси Фаренгейта переводяться у градуси Ранкіна за формулою:
°R = °F + 459,7.
Ке́львін (позначення: K) — одиниця вимірювання температури в системі SI, запропонована у 1848 році. Один кельвін дорівнює 1/273,16 термодинамічної температури потрійної точки води. Початок шкали (0 К) співпадає з абсолютним нулем. Кельвін за розміром співпадає із градусом Цельсія.
Одиниця названа на честь англійського фізика Уильяма Томсона, якому було присвоєно звання лорда Кельвіна Ларгського з Айрширу. В свою чергу ця назва пішла від річки Кельвін, що протікає через територію університету в Глазго. До 1968 року кельвін офіційно йменувався градусом Кельвіна.
У 2011 році Міжнародний комітет мір та ваг збирається змінити визначення кельвіну, щоб позбутися від важковідтворюваних умов потрійної точки води. Нове визначення буде виражено через визначення секунди та значення постійної Больцмана.
Додаток Б
Додаткові реперні точки МТШ-90
Реперна точка |
Температура, °С |
Невизначеність, К |
Точка кипіння азоту |
-195,798 |
0,002 |
Точка сублімації двоокису вуглецю |
-78.464 |
0.003 |
Точка плавлення евтектики Ga/20.5%In |
15.650 |
0.001 |
Точка плавлення евтектики Ga/8%Sn |
20.476 |
0.002 |
Точка затвердіння натрію |
97,794 |
0.005 |
Точка кипіння води |
99,974 |
0,001 |
Точка затвердіння бензойної кислоти |
122,352 |
0.007 |
Точка затвердіння вісмуту |
271,402 |
0,001 |
Точка затвердіння кадмію |
321,069 |
0,001 |
Точка затвердіння свинцю |
327,462 |
0,001 |
Точка кипіння сірки |
444,614 |
0.002 |
Точка затвердіння сурьми |
630,628 |
0,001 |
Точка плавлення евтектики Cu/71.9%Ag |
779.63 |
0.05 |
Точка кипіння натрію |
882,940 |
0.005 |
Точка затвердіння нікеля |
1455 |
1 |
Точка затвердіння кобальту |
1495 |
3 |
Точка затвердіння паладію |
1554,8 |
0.1 |
Точка затвердіння платини |
1768,2 |
0.4 |
Точка затвердіння родію |
1963 |
3 |
Точка плавлення оксиду алюмінію |
2053 |
2 |
Точка затвердіння іридію |
2446 |
6 |
Точка плавлення молібдену |
2622 |
4 |
Точка плавлення вольфраму |
3414 |
7 |
Додаток В
Оформлення звіту з лабораторної роботи
Кафедра “ Металорізальні верстати та інструмент”
Група_______
ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
ЗВІТ
з лабораторної роботи за темою:
“ТЕОРЕТИЧНА І ПРИКЛАДНА МЕТРОЛОГІЯ”
Виконавець ___________________________________________________
Керівник ___________________________________________________
Мета роботи: Ознайомитись із основними поняттями метрології, вивчити будову, сферу використання термометрів медичних максимальних, набути навичок користування приладом та обробки результатів вимірювання, порівняти різні схеми вимірювання.
Задача роботи: Навчитися правильно вимірювати температуру власного тіла за допомогою медичного максимального термометра, аналізувати можливі джерела похибок вимірювання та вживати заходи для мінімізації або виключення цих похибок.
Об’єкти вимірювання:
___________________________________________________
(назва, опис)
___________________________________________________
вимірювані параметри _______________________________
___________________________________________________
(назва, опис)
РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ:
Опис методик виконання вимірювання
Таблиця 1 – Багаторазові вимірювання фізичних величин
Фізична величина |
Номер спостереження |
Середнє |
Невизна-ченість |
||
1 |
2 |
3 |
|||
Температура тіла під пахвою |
|
|
|
|
|
Температура тіла у роті |
|
|
|
|
|
АНАЛІЗУВАННЯ ДАНИХ