Szczecin, 31.05.2016r.

Ćwiczenie nr 3

POMIARY TEMPERATURY

Dominika Kłosin

Technologia chemiczna, rok II

Grupa laboratoryjna 2B

Podstawy teoretyczne

Temperatura jest miarą zdolności przekazywania ciepła innym ciałom. Jeśli dwa ciała mają tę
samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła. Jeżeli
temperatura obu ciał jest różna, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej
temperaturze do ciała o niższej – aż do wyrównania się temperatury obu ciał. Podstawą
pomiaru temperatury jest zjawisko przepływu ciepła. Obejmuje ono przewodzenie (przy
bezpośrednim zetknięciu się), promieniowanie i konwekcje. Pomiaru temperatury
dokonujemy w sposób pośredni wykorzystując zależności pewnych wielkości fizycznych od
temperatury. Zwykle jest to objętość, opór elektryczny, natężenie promieniowania i inne.

Przebieg ćwiczenia

Dokonano pomiaru temperatury różnych obiektów fizycznych (zimna woda, gorąca woda,
powietrze, płaszcz grzejny, ciekły azot), za pomocą odpowiednich urządzeń pomiarowych
(termometr rtęciowy, pirometr IR, termopara typu K, termopara typu J). Dla każdego z
obiektów wykonano 5 pomiarów. Wyniki poddano analizie statystycznej i na tej podstawie
porównano dokładność urządzeń pomiarowych.

Dane aparatury

PRZYRZĄD

ZAKRES POMIAROWY

Termometr rtęciowy

-5 ÷ 360 ⁰C

Pirometr IR

-50 ÷ 1370 ⁰C

Termopara typu K

-200 ÷ 1300 ⁰C

Termopara typu J

-40 ÷ 750 ⁰C

OBIEKT

SZACOWANA

TEMPERATURA

Powietrze

25 ÷ 30 ⁰C

Zimna woda

15 ÷ 20 ⁰C

Gorąca woda

70 ÷ 90 ⁰C

Ciekły azot

-190 ÷ -200 ⁰C

Czasza grzejna

160 ÷ 180 ⁰C

Dane pomiarowe i obliczeniowe dla poszczególnych urządzeń

Pirometr IR

Lp.

Zimna woda

Gorąca woda

Czasza grzejna

1

32,7

63,5

178,3

2

31,5

64,8

180,9

3

30,3

65,2

182,1

4

28,6

66,1

183,4

5

28,1

64

184

Średnia

30,24

64,72

181,74

Wariancja

3,728

1,037

5,133

Odchylenie

standardowe

średniej

0,8

0,45

1

Wynik

30,2 ± 0,8 ⁰C

64,72 ± 0,45 ⁰C

181 ± 1 ⁰C

Termometr rtęciowy

Lp.

Zimna woda

Gorąca woda

Powietrze

1

25

84

28

2

25,3

84,6

28,5

3

25,7

85,3

28,3

4

26,2

86

28,7

5

26,5

86,7

29

Średnia

28,74

85,32

28,5

Wariancja

0,383

1,157

0,145

Odchylenie

standardowe

średniej

0,27

0,48

0,17

Wynik

28,74 ± 0,27 ⁰C

85,32 ± 0,48 ⁰C

28,5 ± 0,17 ⁰C

Termopara typu K

Lp.

Powietrze

Zimna

woda

Gorąca woda

Płaszcz grzejny

Ciekły azot

1

0

0

75

189

-270

2

0

0

76

189

-270

3

0

0

75

190

-269

4

0

0

76

189

-270

5

0

0

75

190

-270

Średnia

0

0

75,4

189,4

-269,8

Wariancja

0

0

0,3

0,3

0,2

Odchylenie

standardowe

średniej

0

0

0,24

0,24

0,2

Wynik

0 ⁰C

0 ⁰C

75,4 ± 0,24 ⁰C

189,4 ± 0,24 ⁰C

-269,8 ± 0,2 ⁰C

Termopara typu J

Lp.

Powietrze

Zimna

woda

Gorąca woda

Płaszcz grzejny

Ciekły azot

1

0

0

90

185

-258

2

0

0

90

184

-258

3

0

0

91

185

-257

4

0

0

90

185

-257

5

0

0

90

185

-258

Średnia

0

0

90,2

184,8

-257,6

Wariancja

0

0

0,2

0,2

0,3

Odchylenie

standardowe

średniej

0

0

0,2

0,2

0,24

Wynik

0 ⁰C

0 ⁰C

90,2 ± 0,2 ⁰C

184,8 ± 0,2 ⁰C

-257,6 ± 0,24 ⁰C

Wnioski

Najmniej dokładnym urządzeniem pomiarowym okazał się pirometr IR, porównujący
promieniowanie badanego obiektu z promieniowaniem ciała doskonale czarnego. Na błędy
pomiarowe przy użyciu tego aparatu największy wpływ miało promieniowanie pochodzące z
innych źródeł (np. blat stołu, ścianka zlewki, opary ciekłego azotu), które zakłócały pomiar.
Termopary obu typów – gdzie temperaturą odniesienia jest temperatura otoczenia – nie
nadawały się do pomiaru temperatury powietrza i zimnej wody (której temperatura była
podobna do temperatury powietrza). Innym ograniczeniem pomiaru były dane tabelaryczne
przyporządkowane do odpowiedniej termopary, gdzie temperatura była podana z
dokładnością do 1 ⁰C.