तापमापी

थर्मामीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग तापमान या “तापमान के ढाल” को मापने के लिए किया जाता है।[1] थर्मोमेट्री भौतिकी की वह शाखा है जो थर्मोमेट्री की विधियों से संबंधित है। शरीर के तापमान को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मामीटर को नैदानिक थर्मामीटर कहा जाता है।[2]

थर्मामीटर का निर्माण कई सिद्धांतों के आधार पर किया जा सकता है। एक तरल पदार्थ की मात्रा तापमान के साथ बढ़ती है और आयतन में यह वृद्धि तापमान के समानुपाती होती है। साधारण थर्मामीटर इस सिद्धांत पर काम करते हैं।

निश्चित बिंदु तापमान की इकाई निर्धारित करने के लिए, एक पदार्थ को क्रमिक रूप से दो निश्चित तापीय संतुलन में रखा जाता है। इन्हें निश्चित बिंदु कहा जाता है। इन अवस्थाओं में, किसी पदार्थ के विशेष गुण की मात्राएँ ली जाती हैं और उनके अंतर को समान मात्राओं की एक निश्चित संख्या में विभाजित किया जाता है। इनमें से प्रत्येक डिग्री को तापमान की इकाई माना जाता है, जिसे डिग्री कहा जाता है। बर्फ बिंदु और भाप बिंदु का उपयोग लंबे समय से थर्मामीटर में निश्चित बिंदु के रूप में किया जाता रहा है। जिस तापमान पर शुद्ध बर्फ और शुद्ध संतृप्त पानी एक ही वायुमंडलीय दबाव पर संतुलन में रहते हैं, उसे बर्फ बिंदु कहा जाता है। इसी तरह, एक निश्चित दबाव पर शुद्ध पानी और शुद्ध भाप का संतुलन वाष्प बिंदु को इंगित करता है।

आम थर्मामीटर में पारा या तरल से भरा एक छोटा खोखला कांच का गोला होता है। तापीय विस्तार के कारण तरल पदार्थ नली में ऊपर चला जाता है। वाष्प वाले दोनों निश्चित बिंदुओं पर, ट्यूब में तरल के नीचे के सामने निशान लगाए जाते हैं। सेंटीग्रेड पैमाने में, जिसे अब सेल्सियस पैमाने कहा जाता है, बर्फ बिंदु शून्य है और वाष्प बिंदु 100 डिग्री है। इन दो प्रतीकों के बीच की दूरी को 100 बराबर भागों में विभाजित किया गया है। फ़ारेनहाइट पैमाने में, इन दो बिंदुओं को क्रमशः 32 और 212 डिग्री माना जाता है और उनके अंतर को 180 भागों में विभाजित किया जाता है।

उपरोक्त थर्मामीटरों में, तापमान तापीय संचरण पर आधारित होता है, लेकिन जरूरी नहीं कि ऐसा हो। इस उद्देश्य के लिए किसी भी गुण का उपयोग किया जा सकता है जो बढ़ते तापमान के साथ नीरस रूप से बढ़ता है। वास्तव में, प्रयोगशाला में कई संवेदनशील थर्मामीटर विद्युत प्रतिरोध के परिवर्तन या थर्मोडायनामिक्स पर आधारित होते हैं। गुणों की तरह, तरल पदार्थों पर कोई प्रतिबंध नहीं हैं। थर्मामीटर में किसी भी सामग्री का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन मुख्य समस्या यह है कि विभिन्न थर्मामीटरों द्वारा उत्पादित सामग्री और गुणों में अंतर के परिणामस्वरूप दो निश्चित बिंदुओं को छोड़कर सभी तापमानों पर बनावट में अंतर होगा। यह साबित करता है कि उन सभी को प्रामाणिक नहीं माना जा सकता है।

सैद्धांतिक रूप से ऊष्मागतिकी पर आधारित मापदंडों को स्वयं-स्पष्ट माना जाता है और अन्य मापदंडों को तदनुसार परिष्कृत किया जाता है। यह विज्ञान एक ऐसे इंजन की परिकल्पना करता है जो भट्टी से ऊष्मा लेता है और इसके कुछ हिस्से को अधिकतम दक्षता के साथ कार्य में परिवर्तित करता है और शेष हिस्से को कम तापमान वाले कंडेनसर को देता है। इसे कार्नोट इंजन या प्रतिवर्ती इंजन कहा जाता है। सिद्धांत के अनुसार, यदि भट्टी और कंडेनसर के कई अलग-अलग तापीय जोड़े इकट्ठे किए जाते हैं और उनमें से प्रत्येक के बीच क्रमशः एक कार्नो इंजन स्थापित किया जाता है, तो इसके द्वारा किया गया कार्य इन जोड़े के बीच तापमान अंतर के समानुपाती होता है। इस प्रकार, किए गए कार्य को मापकर तापमान अंतर निर्धारित किया जा सकता है। इस इंजन की दक्षता इसके सिलेंडर में भरे हुए तरल और इसकी स्थिति पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए इसे तापमान का आधार माना गया है और इसके द्वारा निर्धारित तापमान को पैरामीटर कहा जाता है।

सेंटीग्रेड और फ़ारेनहाइट पैमाने के विपरीत, पैरामीटर पैमाने का शून्य मनमाना नहीं है। कार्नोट इंजन द्वारा किया गया कार्य भट्टी और कंडेनसर दोनों के तापमान पर निर्भर करता है। कंडेनसर की तापीय स्थिति ऐसी हो सकती है कि इंजन भट्टी से सभी ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित कर देता है और कंडेनसर को इसका कोई हिस्सा प्राप्त नहीं होता है। ऐसे मामले में, कंडेनसर का तापमान निरपेक्ष माना जाता है।

डिग्री की मात्रा निर्धारित करने के लिए, पहले की तरह दो निश्चित अंकों की आवश्यकता होती है। 1954 से पहले मानक पैमाने में ठंढ और वाष्प बिंदुओं का भी उपयोग किया जाता था। दोनों के बीच तापमान का अंतर 100° निरपेक्ष (100° Pa) माना जाता था। इसका मतलब है कि कार्नी इंजन की भट्टी को भाप बिंदु पर और कंडेनसर को बर्फ बिंदु पर रखकर किया गया प्रतिशत कार्य एक डिग्री का प्रतिनिधित्व करता है। इस व्यवस्था में बड़ी कठिनाई यह है कि बर्फ बिंदु की सटीकता सीमित है और विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त मापों में ±1°P तक का अंतर है। इससे बचने के लिए, 1954 के बाद से, अंतर्राष्ट्रीय निर्धारण के अनुसार केवल एक निश्चित बिंदु (पानी का तिहरा बिंदु) का उपयोग किया गया है। ट्रिपल बिंदु वह तापमान है जिस पर पानी, बर्फ और जल वाष्प संतुलित हो सकते हैं।

इसका मान स्वेच्छा से 273.16 ° P माना जाता है। यह कहा जा सकता है कि 1954 से पहले पैरामीटर स्केल तीन बिंदुओं (निरपेक्ष शून्य, बर्फ बिंदु और भाप बिंदु) द्वारा निर्धारित किया जाता था, लेकिन अब केवल दो बिंदुओं (निरपेक्ष शून्य और तिहरा बिंदु) का उपयोग किया जाता है। दूसरे शब्दों में, इस कला की शुरुआत में उल्लिखित दो निश्चित बिंदुओं में से एक निरपेक्ष है और दूसरा निरपेक्ष है। ट्रिपल बिंदु और पूर्ण शून्य के बीच काम करने वाले कार्नोट इंजन द्वारा किए गए काम का 1/273.16 काम की एक पूर्ण डिग्री का तात्पर्य है।

कार्नोट का इंजन केवल आदर्श है और व्यवहार में इसका निर्माण नहीं किया जा सकता है, लेकिन यह साबित किया जा सकता है कि एक आदर्श गैस के तापीय प्रसार द्वारा उत्पादित थर्मामीटर के मान पैरामीटर के बराबर हैं। इस प्रकार, आदर्श गैस पैमाने को प्राथमिक मानक माना जाता है। एक आदर्श गैस एक गैस है जो निम्नलिखित नियम का पालन करती हैः

PV = RT जिसमें (P) दबाव, (V) आयतन और (T) तापमान शामिल हैं। (R) वह स्थिरांक है जिसका मान प्रत्येक आदर्श गैस के एक ग्राम-अणु आयतन के लिए समान है।

गैस थर्मामीटर दो प्रकार के होते हैं, एक स्थिर आयतन के साथ और दूसरा स्थिर दबाव के साथ। पहली कार्रवाई सरल है और इसकी त्रुटियों को विश्वसनीय रूप से ठीक किया जा सकता है। इसलिए, केवल स्थिर आयतन थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, गैस के आयतन को स्थिर रखकर दबाव को मापा जाता है।

अंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाना आदर्श गैस थर्मामीटर से ऊष्मा निकालने के लिए अथक परिश्रम और समय की आवश्यकता होती है। पाठ में त्रुटियाँ कई कारणों से संभव हैं और इनके लिए प्राप्त परिणामों को ठीक करना पड़ता है। थर्मामीटर की संरचना में उचित परिवर्तन करके कुछ त्रुटियों को ठीक किया जाता है और कुछ के लिए लंबी गणना की आवश्यकता होती है। यह साबित करता है कि गैस थर्मामीटर प्रयोगशाला में दैनिक कार्य के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है। इसलिए, कुछ पदार्थों के गलने के बिंदु और क्वथनांक का उपयोग अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुसार प्राथमिक मानकों के रूप में किया जाता है। इन अंकों को बहुत मेहनत के बाद आदर्श गैस पैमाने पर सटीक रूप से मापा गया है और उनके मूल्यों को अंतर्राष्ट्रीय स्वीकृति मिली है।

तापमान-0 °C

पानी का त्रिक बिंदुः 0.01 (original standard)

ऑक्सीजन का क्वथनांक-182.97 (standard)

बर्फ और संतृप्त पानी का संतुलन (बर्फ बिंदु) 0 (standard)

पानी का क्वथनांक (भाप बिंदु) 100 (standard)

सल्फर का क्वथनांक 444.6 (standard)

एंटीमनी का पिघलने बिंदु (एंटीमनी बिंदु) 630.5 (standard)

चांदी का पिघलने बिंदु (चांदी बिंदु) 960.8 (standard)

गोल्ड का मेल्टिंग प्वाइंट (1063)

इसके अलावा, कुछ और निश्चित बिंदु द्वितीय मानक के रूप में तय किए गए हैं। प्रयोगशाला में उपयोग किए जाने वाले थर्मामीटरों को मिलाकर शुद्ध किया जाता है। निश्चित बिंदुओं के मध्यवर्ती तापमान को अंतर्वेशन द्वारा जाना जाता है। अंतर्राष्ट्रीय स्तर के लिए निम्नलिखित अंतर्वेशन विधियों को चुना गया हैः

(1) 0-180 सेमी। डिग्री सेल्सियस तकः

इस विधि में प्लेटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। तार शुद्ध प्लैटिनम का होना चाहिए और 0.05 मिमी और 0.20 मिमी के बीच व्यास होना चाहिए। तापीकरण की निम्नलिखित अंतर्वेशन विधियों का चयन किया गया हैः

R1 = R0 {1 + At + Bt2 + C (t-100) t3} at (t°) s. और 0.00 °C. तापमान पर विद्युत प्रतिरोध क्रमशः R1 और R0 है। (ए, बी, सी) स्थिरांक हैं, जो भाप, सल्फर और ऑक्सीजन बिंदुओं के प्रतिरोधों द्वारा निकाले जाते हैं।

(2) 0° से 660°C तकः

यहाँ भी उपरोक्त थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है, लेकिन इसका अंतर्वेशन समीकरण इस प्रकार हैः

Rt = R0 (1 + At + Bt2) ए और बी को ठंढ, भाप और सल्फर बिंदुओं पर थर्मामीटर प्रतिरोधों द्वारा निकाला जाता है।

(3) 660° से 0.1063°

इसके लिए एक थर्मोकपल का उपयोग किया जाता है, जिसका एक तार प्लैटिनम से बना होता है और दूसरा 90 प्रतिशत प्लैटिनम के साथ 10 प्रतिशत रोडियम के मिश्र धातु से बना होता है। तारों का व्यास 0.35 और 0.65 मिमी के बीच होता है और एक जोड़ 0 डिग्री सेल्सियस पर रखा जाता है। इसका सूत्र इस प्रकार हैः

E = a + b t + Ct2 विद्युत प्रेरक बल (E.M.F.) तापमान युग्म में विकसित और (टी) डिग्री सेल्सियस पैमाने में तापमान है। स्थिरांक (a) (b) और (c) की गणना एंटीमनी, चांदी और सोने के बिंदुओं पर V या V का मान ज्ञात करके की जाती है।

(4) 1063° से ऊपर के तापमान को विकिरणशील थर्मामीटर द्वारा मापा जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक थर्मामीटर तापमान में वृद्धि के साथ जैसे-जैसे सामग्री की लंबाई बढ़ती है, वैसे-वैसे धातु के तारों का प्रतिरोध भी तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। थर्मल प्रसार की तरह, इस वृद्धि का उपयोग थर्मोमेट्री में भी किया जा सकता है। इसके लिए कई धातुओं का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, प्लैटिनम तार से बना थर्मामीटर अधिक महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका उपयोग अंतर्राष्ट्रीय स्तर के अंतर्वेशन के लिए किया जाता है। तार शुद्ध धातु का होना चाहिए और अनियंत्रित होना चाहिए। तार को एक पतले अभ्रक, या क्रिस्टल संरचना पर एक बल्ब में लपेटा जाता है, और इसके विद्युत प्रतिरोध को मापा जाता है और उपयुक्त समीकरण (e.g.) द्वारा आवश्यक तापमान की गणना की जाती है। Rt = R0 (1 + At + Bt2)) प्रतिरोध मापन के लिए कई प्रकार के पुलों का उपयोग किया जाता है। उनमें से, कैलेंडर-ग्रिफिथ्स का पुल पुराना और प्रसिद्ध है। यह व्हीटस्टोन ब्रिज के सिद्धांत पर आधारित है।

जिन प्रवाहकीय तारों के साथ प्रतिरोधक के प्लैटिनम तार को जोड़ा जाता है, उन्हें भी गर्मी द्वारा गर्म किया जाता है, जो उनके प्रतिरोध को भी बदल देता है। यह परिवर्तन पुल द्वारा मापे गए तापमान की गणना में भी अशुद्धियों का कारण बनता है। कैलेंडर ग्रिफिथ पुल के साथ इस त्रुटि को दूर करने के लिए, उसी प्रकार के वाहक तार को पुल के संयुग्म भुजा में डाला जाता है।

जिन प्रवाहकीय तारों के साथ प्रतिरोधक के प्लैटिनम तार को जोड़ा जाता है, उन्हें भी गर्मी द्वारा गर्म किया जाता है, जो उनके प्रतिरोध को भी बदल देता है। यह परिवर्तन पुल द्वारा मापे गए तापमान की गणना में भी अशुद्धियों का कारण बनता है। कैलेंडर ग्रिफिथ पुल के साथ इस त्रुटि को दूर करने के लिए, उसी प्रकार के वाहक तार को पुल के संयुग्म भुजा में डाला जाता है। दोनों जोड़े तापमान में करीब होते हैं और गर्मी का समान प्रभाव पड़ता है। इस कारण से, उनका पुल के संतुलन और मापा प्रतिरोध पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

इस त्रुटि को दूर करने का एक और तरीका प्लेटिनम तार के प्रतिरोध को हटाए बिना उसके सिरों के बीच संभावित अंतर को मापना है। तार के अंदर एक निश्चित मात्रा में विकिरण ले जाया जाता है। इसके दो छोर संभावित अंतर को मापने के लिए एक पोटेंशियोमीटर से जुड़े होते हैं। चूँकि प्रतिरोध संभावित अंतर के समानुपाती होता है, इसलिए प्रतिरोध की गणना ओम के नियम के अनुसार की जाती है। इनमें, संवाहक तारों के प्रतिरोध का प्रभाव पूरी तरह से समाप्त हो जाता है।

थर्मोइलेक्ट्रिक थर्मामीटर यदि अलग-अलग धातुओं के दो तारों को एक परिपथ में जोड़ा जाता है और उनके जंक्शनों को अलग-अलग तापमान (T और T0) पर रखा जाता है तो परिपथ में धारा प्रवाहित होने लगती है। इस धारा को परिपथ में एक धारा बेंडर द्वारा देखा जा सकता है। विद्युत प्रेरक बल (ई. एम. एफ.) का मान ए और बी के बीच तापमान अंतर पर निर्भर करता है। तो, इसे मापकर आप तापमान के अंतर का पता लगा सकते हैं। तारों के इन जोड़े को थर्मोकपल कहा जाता है।

अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर उपयोग किए जाने वाले तापमान जोड़े की धातुओं का वर्णन ऊपर किया गया है, लेकिन प्रयोग की संवेदनशीलता और आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए प्रयोगशाला में विभिन्न धातुओं का उपयोग किया जाता है। तापमान का अंतर युग्म में तापमान के अंतर पर निर्भर करता है, इसलिए निम्न तापमान संगम का तापमान स्थिर रखा जाता है।

ई. एम. एफ. को संभावित या मिलीवोल्ट के साथ ए और बी छोरों को मिलाकर मापा जाता है। मिलिवोल्टोमेट्री में, इसे सीधे मापा जाता है, लेकिन यह क्षमता के रूप में संवेदनशील नहीं है।

जब किसी ठोस को गर्म किया जाता है, तो यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में ऊर्जा का विकिरण करता है। कम तापमान पर तरंगों की तरंगदैर्ध्य कम हो जाती है और वे ऊष्मा का अनुभव करती हैं। उच्च तापमान पर, कम तरंग दैर्ध्य वाली तरंगें अधिक प्रचुर मात्रा में हो जाती हैं, जिससे प्रकाश की उपस्थिति होती है। विकिरणित ऊर्जा की मात्रा और इसके गुण भी गर्म वस्तु की स्थिति पर निर्भर करते हैं।

एक पूरी तरह से काली वस्तु में यह गुण होता है कि वह उस पर पड़ने वाली सभी विकिरणित ऊर्जा को अवशोषित करती है और स्वचालित रूप से अधिकतम ऊर्जा को विकिरणित करती है। ऐसी वस्तु को कृष्ण वस्तु या कृष्ण-का भी कहा जाता है। यदि एक बंद खोखले पिंड की दीवारों को चारों ओर से समताप पर रखा जाता है, तो उसके भीतर उत्पादित विकिरणित ऊर्जा गुणवत्ता और मात्रा में पूरी तरह से ब्लैक-डे विकिरण के समान होती है। तो, प्रयोगशाला में, उसी खोखले पात्र का उपयोग सूक्ष्मदर्शी के लिए किया जाता है। इसमें एक छोटा सा छेद बनाना आवश्यक है, ताकि अंदर से ऊर्जा निकल सके और इसके गुणों का अध्ययन किया जा सके।

उच्चतम तापमान के लिए ब्लैक होल का उपयोग करें। थर्मामीटर दो प्रकार के होते हैं। एक में विकिरण की कुल मात्रा पाप की जाती है। इसे कुल विकिरण पायरोमीटर कहा जाता है। एक अन्य प्रकार विकिरण के गुणों का अध्ययन है। इन्हें ऑप्टिकल पायरोमीटर कहा जाता है। इन थर्मामीटरों में यह गुण होता है कि उन्हें थर्मामीटर को किसी गर्म वस्तु से जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है और वे उच्च तापमान को माप सकते हैं। लेकिन इनकी कमी यह है कि सिद्धांत रूप में केवल ब्लैक होल के तापमान को मापना संभव है। अन्य वस्तुओं का तापमान वास्तविक तापमान से कम होगा, जिसमें संशोधन की आवश्यकता होती है।

ऑप्टिकल थर्मामीटर जिसमें ब्लैक होल से प्राप्त विकिरण के स्पेक्ट्रम का सूक्ष्म अंश, जिसकी तरंग दैर्ध्य लगभग एक है, को क्रमबद्ध किया जाता है और इसकी तीव्रता की तुलना एक मानक दीपक की विकिरण तीव्रता से की जाती है। यदि (l) तरंगदैर्ध्य (T1) के लिए पैरामीटर (T1) पर फोटॉन की विकिरण तीव्रता (E2) है तो प्लैंक के नियम के अनुसार

log (E1/E2) = (C2/l) (1/T2-1/T1) (C2) एक स्थिरांक है जिसका मान प्लैंक के सिद्धांत द्वारा तय किया जाता है। यदि E1, E2 और T1 ज्ञात हैं, तो T2 ज्ञात हो जाता है।

गायब होने वाले फिलामेंट पायरोमीटर में, मानक लैंप की विकिरण तीव्रता को इस तरह से बदल दिया जाता है कि इसकी तीव्रता मापी गई विकिरणित ऊर्जा की तीव्रता के बराबर होती है। उस समय, प्रकाश बल्ब गायब हो जाता है।

एक अन्य प्रकार के ऑप्टिकल थर्मामीटर में, मानक विकिरण की तीव्रता को स्थिर रखा जाता है और अज्ञात तापमान के शरीर के विकिरण के साथ थर्मामीटर में प्रवेश करता है। दाने अनुदैर्ध्य तलों में समतल ध्रुवीकृत होते हैं। इसे इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि प्रत्येक विकिरण की छवि अर्धगोलाकार और एक दूसरे के निकट हो। उन्हें एक निकल प्रिज्म द्वारा देखा जाता है, जिसे घुमाया जाता है ताकि दोनों छवियों की चमक समान हो। निकेल के घूर्णन कोण से E1/E2 का पता लगाकर उपरोक्त सूत्र से तापमान की गणना करें।

अत्यंत कम तापमान का मापन 1900 डिग्री सेल्सियस तक के ‘निम्न तापमान’ के माप का वर्णन अंतर्राष्ट्रीय पैमाने के संबंध में किया गया है। कम तापमान के लिए, वाष्प दबाव थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। तरल का वाष्प दाब उसके तापमान पर निर्भर करता है। अतः गैसों को तरल पदार्थों में परिवर्तित किया जाता है और वाष्प से भर दिया जाता है। तापमान तुरंत दबाव की मात्रा से निर्धारित होता है। इसके लिए तरल रूप में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हीलियम का उपयोग किया जाता है। हीलियम वाष्प दाब थर्मामीटर लगभग 10 तक के तापमान को माप सकते हैं। कम तापमान के लिए चुंबकीय थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है। इसमें एक पैरामैग्नेटिक नमक को मापा जाता है और क्यूरी के नियम के अनुसार गणना करके गर्मी निकाली जाती है। आम तौर पर इस हीटिंग में त्रुटियां होती हैं, जिन्हें ठीक किया जाता है और तापमान निकाला जाता है।

पारा का तापमान पारा का तापमान सर्वविदित है। इसका उपयोग आमतौर पर इसके कई गुणों के कारण किया जाता है, लेकिन इसकी सटीकता सीमित है। जहाँ विशेष सटीकता की आवश्यकता होती है, वहाँ इसके पढ़ने में कई त्रुटियों को ठीक करना पड़ता है। सबसे महत्वपूर्ण त्रुटि यह है कि शून्य चिन्ह बदलता रहता है। ऐसा दो कारणों से होता है। थर्मामीटर बनने के काफी समय बाद शीशा सिकुड़ जाता है, जिससे शून्य का निशान बदल जाता है। दूसरा, जब भी किसी गर्म वस्तु का तापमान मापा जाता है, तो दर्पण को अपनी सामान्य स्थिति में लौटने में लंबा समय लगता है।

प्राथमिक और माध्यमिक थर्मामीटर थर्मामीटर या थर्मामीटर को अंतर्निहित थर्मोडायनामिक नियमों के ज्ञान के स्तर और मात्राओं के भौतिक आधार के अनुसार दो अलग-अलग समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्राथमिक थर्मामीटर के लिए, किसी पदार्थ की मापी गई विशेषता इतनी अच्छी तरह से ज्ञात है कि तापमान की गणना बिना किसी अज्ञात परिमाण के की जा सकती है। इनके उदाहरण गैस की स्थिति के समीकरण पर आधारित थर्मामीटर, गैस में ध्वनि का वेग, थर्मल शोर (जॉनसन-नाइक्विस्ट शोर देखें) विद्युत प्रतिरोधक का वोल्टेज या धारा, और चुंबकीय क्षेत्र में कुछ रेडियोधर्मी नाभिक के गामा किरण उत्सर्जन की कोणीय विषमता हैं। प्राथमिक थर्मामीटर अपेक्षाकृत जटिल होते हैं।