Er zijn vele methoden ontwikkeld om temperatuur te meten. De meeste daarvan berusten op het meten van een fysische eigenschap van een werkend materiaal die varieert met de temperatuur. Een van de meest gebruikelijke apparaten om de temperatuur te meten is de glasthermometer. Deze bestaat uit een glazen buis gevuld met kwik of een andere vloeistof, die als werkvloeistof fungeert. Door de temperatuurstijging zet de vloeistof uit, zodat de temperatuur kan worden bepaald door het volume van de vloeistof te meten. Dergelijke thermometers zijn gewoonlijk zo geijkt dat men de temperatuur kan aflezen door eenvoudig het niveau van de vloeistof in de thermometer te observeren. Een ander type thermometer dat in de praktijk niet veel wordt gebruikt, maar theoretisch van belang is, is de gasthermometer.
Andere belangrijke apparaten voor het meten van temperatuur zijn onder meer:
- Thermokoppels
- Thermistors
- Weerstandstemperatuurdetector (RTD)
- Pyrometer
- Langmuir-sondes (voor elektronentemperatuur van een plasma)
- Infrarood thermometer
- Andere thermometers
Bij temperatuurmeting moet men er goed op letten dat het meetinstrument (thermometer, thermokoppel, enz.) werkelijk dezelfde temperatuur heeft als het materiaal dat wordt gemeten. Onder sommige omstandigheden kan warmte van het meetinstrument een temperatuurgradiënt veroorzaken, zodat de gemeten temperatuur afwijkt van de werkelijke temperatuur van het systeem. In een dergelijk geval zal de gemeten temperatuur niet alleen variëren met de temperatuur van het systeem, maar ook met de warmteoverdrachtseigenschappen van het systeem.
Het thermisch comfort dat mensen, dieren en planten ervaren, hangt met meer samen dan met de temperatuur die op een glazen thermometer wordt aangegeven. De relatieve vochtigheid in de omgevingslucht kan leiden tot meer of minder verdampingskoeling. Meting van de natte-bulbtemperatuur normaliseert dit vochtigheidseffect. De gemiddelde stralingstemperatuur kan ook het thermisch comfort beïnvloeden. Door de gevoelstemperatuur voelt het weer bij veel wind kouder aan dan bij windstil weer, ook al geeft een glasthermometer dezelfde temperatuur aan. Luchtstroming verhoogt de snelheid van warmteoverdracht van of naar het lichaam, wat resulteert in een grotere verandering in lichaamstemperatuur bij dezelfde omgevingstemperatuur.
De theoretische basis voor thermometers is de nulde wet van de thermodynamica, die stelt dat als je drie lichamen hebt, A, B en C, als A en B dezelfde temperatuur hebben, en B en C hebben dezelfde temperatuur, dan hebben A en C dezelfde temperatuur. B is natuurlijk de thermometer.
De praktische basis van de thermometrie is het bestaan van tripelpuntscellen. Drievoudige punten zijn omstandigheden van druk, volume en temperatuur zodanig dat drie fasen gelijktijdig aanwezig zijn, bijvoorbeeld vast, damp en vloeistof. Voor een enkele component zijn er geen vrijheidsgraden in een tripelpunt en elke verandering in de drie variabelen heeft tot gevolg dat een of meer van de fasen uit de cel verdwijnen. Daarom kunnen tripelpuntcellen worden gebruikt als universele referenties voor temperatuur en druk (zie de faseregel van Gibbs).
Onder bepaalde omstandigheden wordt het mogelijk de temperatuur te meten door rechtstreeks gebruik te maken van de wet van Planck van de straling van een zwart lichaam. Zo is bijvoorbeeld de temperatuur van de kosmische microgolfachtergrond gemeten aan de hand van het spectrum van fotonen die door satellietwaarnemingen zoals WMAP zijn waargenomen. Bij de bestudering van het quark-gluon plasma door middel van botsingen tussen zware ionen dienen de spectra van afzonderlijke deeltjes soms als thermometer.
Niet-invasieve thermometrieEdit
In de afgelopen decennia zijn veel thermometrische technieken ontwikkeld. De meest veelbelovende en wijdverbreide niet-invasieve thermometrische technieken in een biotechnologische context zijn gebaseerd op de analyse van magnetische resonantiebeelden, gecomputeriseerde tomografiebeelden en echotomografie. Met deze technieken kan de temperatuur in weefsels worden gemeten zonder een sensorelement aan te brengen. Op het gebied van reactieve stromingen (b.v. verbranding, plasma’s) zijn lasergeïnduceerde fluorescentie (LIF), CARS en laserabsorptiespectroscopie gebruikt om de temperatuur te meten in motoren, gasturbines, schokbuizen, synthesereactoren, enz. Dergelijke optische technieken zijn onder meer geschikt voor snelle metingen (tot op een nanoseconde-schaal), zonder dat het te meten object (b.v. de vlam, met schokken verhitte gassen) wordt verstoord.