Imię i nazwisko: Radosław Pakuła Michał Klekowski Paweł Klima	Data wykonania: 14.01.2010
Prowadzący: Dr inż. Marcin Szpulak	Temat: Skalowanie termopary i wyznaczanie temperatury krzepnięcia stopu

I. Wstęp:

Cel ćwiczenia:

-poznanie zjawisk termoelektrycznych oraz przykładów ich zastosowań

- zapoznanie się z budową, zasadą działania i pomiarem temperatury za pomocą termopary

-wyznaczenie temperatury krzepnięcia stopu.

Schemat układu:

Wstęp teoretyczny:

Termopara jest to obwód złożony z dwóch różnych metali lub półprzewodników (jak na poniższym schemacie):

Kiedy temperatury złącz łączących metale (A i B) jest od siebie różna, między łączami C i D pojawia się napięcie (siła termoelektryczna). Dla niedużych różnic temperatur na złączach A i B siła termoelektryczna jest do niej proporcjonalna.

Podczas skalowania termopary, jedno ze złącz znajduje się w naczyniu Dewara (termosie),

wypełnionym mieszanka wody z lodem, a drugie w garnku z podgrzewaną wodą.

Temperaturę krzepnięcia stopu wyznaczamy mierząc zależność temperatury stopu od czasu (podczas stygnięcia). Jeżeli podczas stygnięcia ciała zachodzi przemiana fazowa pierwszego rodzaju, np. krzepnięcie ciała, to z przemianą tą związany jest efekt polegający na wydzielaniu ciepła bez zmiany temperatury ciała.

Ciepłem przemiany fazowej (krzepnięcia, topnienia, parowania, skraplania lub innej) nazywamy ilość ciepła wydzieloną lub pochłoniętą podczas przemiany fazowej bez zmiany temperatury ciała. W temperaturze przemiany fazowej na krzywej stygnięcia pojawia się plateau - pozioma część wykresu. Temperatura, w której jest obserwowane plateau odpowiada temperaturze przemiany fazowej. Długość plateau związana jest z ciepłem przemiany fazowej.

Lp.	T	U	ΔU		18	54	2,113	0,023
		[^oC]	[mV]			19	56	2,200	0,024
1	20	0,716	0,009		20	58	2,277	0,025
2	22	0,776	0,010		21	60	2,358	0,026
3	24	0,836	0,010		22	62	2,437	0,026
4	26	0,937	0,011		23	64	2,539	0,027
5	28	1,005	0,012		24	66	2,634	0,028
6	30	1,078	0,013		25	68	2,723	0,029
7	32	1,169	0,014		26	70	2,813	0,030
8	34	1,267	0,015		27	72	2,901	0,031
9	36	1,351	0,016		28	74	2,992	0,032
10	38	1,442	0,016		29	76	3,092	0,033
11	40	1,521	0,017		30	78	3,174	0,034
12	42	1,595	0,018		31	80	3,260	0,035
13	44	1,673	0,019		32	82	3,352	0,036
14	46	1,762	0,020		33	84	3,443	0,036
15	48	1,859	0,021		34	86	3,530	0,037
16	50	1,952	0,022		35	88	3,628	0,038
17	52	2,036	0,022		36	90	3,723	0,039

ΔT

[^oC]

0,06

α = 0,0433

Δα = 0,00003

Lp	t	U	ΔU
		[s]	[mV]			25	480	2,084	0,023
1	0	3,752	0,040		26	500	2,020	0,022
2	20	3,440	0,036		27	520	1,966	0,022
3	40	3,242	0,034		28	540	1,922	0,021
4	60	3,042	0,032		29	560	1,884	0,021
5	80	2,878	0,031		30	580	1,844	0,020
6	100	2,797	0,030		31	600	1,810	0,020
7	120	2,733	0,029		32	620	1,770	0,020
8	140	2,691	0,029		33	640	1,740	0,019
9	160	2,666	0,029		34	660	1,715	0,019
10	180	2,650	0,029		35	680	1,691	0,019
11	200	2,633	0,028		36	700	1,671	0,019
12	220	2,620	0,028		37	720	1,650	0,019
13	240	2,608	0,028		38	740	1,634	0,018
14	260	2,594	0,028		39	760	1,618	0,018
15	280	2,573	0,028		40	780	1,602	0,018
16	300	2,553	0,028		41	800	1,588	0,018
17	320	2,530	0,027		42	820	1,572	0,018
18	340	2,501	0,027		43	840	1,560	0,018
19	360	2,474	0,027		44	860	1,548	0,017
20	380	2,449	0,026		45	880	1,536	0,017
21	400	2,406	0,026		46	900	1,526	0,017
22	420	2,341	0,025		47	920	1,515	0,017
23	440	2,247	0,024		48	940	1,505	0,017
24	460	2,160	0,024		49	960	1,495	0,017

t

[s]

0,006

U_k= 2,608 [mV]

Δ U_k= 0,029 [mV]

t_k = 61,3 [^oC]

Δ t_k = 0,65 [^oC]

II. Przykładowe obliczenia:

III. Wnioski:

- na obu wykresach niepewności wyszły na tyle małe w stosunku do skal, że można by było je pominąć,

- temperatura krzepnięcia stopu wynosi około 61,3 ±0,65^oC,

- przy cechowaniu termopary można zauważyć, że napięcie odczytywane na miliwoltomierzu cyfrowym rośnie wprost proporcjonalnie do wzrastającej temperatury,

- gdyby nie metalowa płytka na której krzepnął stop doświadczenie trwało by dłużej.

Wykres U=f(T)

y = 0,0433x - 0,2085

R

2

= 0,9995

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

T [^oC]

U [mV]

---