LABORATORIUM Z TERMODYNAMIKI
Temat: Pomiar temperatury i sprawdzanie termometrów.
Celem niniejszego wiczenia byo zapoznanie si z zasad dziaania i wasnociami przyrzdów do pomiaru temperatury, przeprowadzenie pomiarów ustalajcych charakterystyki termometrów oraz wpyw czynników zewntrznych na wyniki pomiaru temperatury.
Pomiar temperatury odbywa si za pomoc przyrzdów zwanych termometrami (metoda stykowa) i pirometrami (metoda bezstykowa).
Ze wzgldu na zasad dziaania termometry moemy podzieli na:
- rozszerzalnociowe
- cinieniowe
- elektryczne oporowe
- termoelektryczne
Pirometry za na:
- cakowitego promieniowania
- czciowego promieniowania.
W naszym wiczeniu uylimy termometru cieczowego, termometru platynowego (sonda platynowa), termometru oporowego oraz
termopary (Ni-Cr-Ni).
Termometr cieczowy:
Do najczciej stosowanych cieczy termometrycznych nale rt i alkohole. Do zalet niniejszego termometru naley prosta budowa, atwo stosowania, dua dokadno i uniwersalno. Wadami moe by delikatno, brak moliwoci przekazywania odczytu na odlego, ograniczony zakres temperatur, dua pojemno cieplna. Do pomiarów technicznych stosuje si termometru cieczowe wykonane jako rurkowe, dla ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi stosuje si metalowe osony.
Termometr elektryczny oporowy:
Dziaaj one na zasadzie zmiany oporu elektrycznego czujnika wraz ze zmian temperatury. W zalenoci od materiau czujnika termometry oporowe podzieli mona na:
- przewodnikowe - metalowe - (opór proporcjonalny do
temperatury).
- póprzewodnikowe - termistory - (opór jest odwrotnie
proporcjonalny do temperatury).
Opór przewodnika metalowego w funkcji temperatury okrela wzór:
Rc - opór termometru w temp. 0°C
,- wspóczynniki zmiany oporu z temperatur.
Przyblion zaleno oporu póprzewodnika od temperatury mona wyrazi wzorem:
A,B- stae dla danego termistora.
Termometr termoelektryczny (termopara):
Zasada dziaania jest oparta na zjawisku termoelektryczym, które jest wynikiem jednoczesnego powstania tzw. napicia stykowego w miejscu zetknicia dwóch rónych przewodów metalowych oraz rónicy potencjaów elektrycznych w przewodniku, którego koce umieszczono w orodku o rónych temperaturach.
Ukad wykorzystujcy powysze zjawisko nazywamy termoelementem, a powsta w nim si termomotoryczn - si termoelektryczn (STE).
Charakterystyk termoelektryczn termometru wyznacza si dowiadczalnie i przedstawia w postaci wykresu lub tablicy.
Uywany przez nas ponadto termometr z kocówk platynow (zwany dalej platynowym) przyjlimy za wzorcowy z uwagi na bardzo du dokadno przeprowadzanych nim pomiarów.
Celem sprawdzenia termometrów jest uwolnienie si od bdów systematycznych wynikajcych z niedokadnoci przyrzdu. Sprawdzenia tego mona dokona dwoma sposobami:
- na podstawie staych punktów midzynarodowej skali temperatur,
- przez porównanie z termometrem wzorcowym.
Tabela pomiarowa:
|
Wskazania termometru |
|||
Nr pomiaru |
wzorcowego [°C] |
rtciowego [°C] |
termopary [mV] |
oporowego [] |
1 |
-4,2* |
2 |
0,11 |
103,5 |
2 |
17,4 |
18 |
0,6 |
106,7 |
3 |
25,2 |
26 |
0,88 |
109,1 |
4 |
30,2 |
31 |
1 |
110,5 |
5 |
36,6 |
38 |
1,28 |
112,3 |
6 |
42,6 |
43,5 |
1,45 |
114,2 |
7 |
48,2 |
49 |
1,75 |
115,9 |
8 |
53,1 |
54 |
1,88 |
117,4 |
9 |
58,5 |
59,5 |
2,12 |
119,1 |
10 |
63,2 |
64 |
2,3 |
120,7 |
11 |
68,1 |
69 |
2,46 |
122,1 |
12 |
77,2 |
77 |
2,67 |
124,7 |
13 |
80,8 |
82 |
2,95 |
125,8 |
14 |
87,6 |
88 |
3,19 |
127,7 |
15 |
93,6 |
94 |
3,53 |
129,5 |
16 |
98,7 |
99 |
3,64 |
132,3 |
*-pomiar nie poprawny (wyczerpane baterie).
Tabela do wyznaczenia równania prostej:
Xi - wskazania odczytane z termopary ,
Yi - wskazania odczytane z termometru platynowego,
wartoci rednie
Lp |
|
|
|
|
|
|
1 |
0,11 |
-4,2 |
-1,88 |
-59 |
110,92 |
3,5344 |
2 |
0,6 |
17,4 |
-1,39 |
-37,4 |
51,986 |
1,9321 |
3 |
0,88 |
25,2 |
-1,11 |
-29,6 |
32,856 |
1,2321 |
4 |
1 |
30,2 |
-0,99 |
-24,6 |
24,354 |
0,9801 |
5 |
1,28 |
36,6 |
-0,71 |
-18,2 |
12,922 |
0,5041 |
6 |
1,45 |
42,6 |
-0,54 |
-12,2 |
6,588 |
0,2916 |
7 |
1,75 |
48,2 |
-0,24 |
-6,6 |
1,584 |
0,0576 |
8 |
1,88 |
53,1 |
-0,11 |
-1,7 |
0,187 |
0,0121 |
9 |
2,12 |
58,5 |
0,13 |
3,7 |
0,481 |
0,0169 |
10 |
2,3 |
63,2 |
0,31 |
8,4 |
2,604 |
0,0961 |
11 |
2,46 |
68,1 |
0,47 |
13,3 |
6,251 |
0,2209 |
12 |
2,67 |
77,2 |
0,68 |
22,4 |
15,232 |
0,4624 |
13 |
2,95 |
80,8 |
0,96 |
26 |
24,96 |
0,9216 |
14 |
3,19 |
87,6 |
1,2 |
32,8 |
39,36 |
1,44 |
15 |
3,53 |
93,6 |
1,54 |
38,8 |
59,752 |
2,3716 |
16 |
3,64 |
98,7 |
1,65 |
43,9 |
72,435 |
2,7225 |
Suma |
31,81 |
876,8 |
|
|
462,472 |
16,7961 |
War.red. |
1,99 |
54,8 |
|
|
|
|
a wic prosta na wykresie ma nastpujce równanie:
Rachunki bdów:
Bd woltomierza:
Bd bezwzgldny dla pirometru przyjm jako dziak elementarn 
20 o
Termometr wzorcowy
k=0.1oC ; xz = 400oC
Termometr oporowy
k=0,1 W ; xz=200 W ;
Dxm =0,2 W
Termopara
k=0.01mV ; xz=100mV ;
Dxm =0,01mV
Termometr rtciowy
k =1oC ; xz=100oC 
Pomiar pirometrem:
Pirometry su do bezstykowego pomiaru wysokich temperatur powierzchni cia staych i ciekych. Zasada dziaania pirometru opiera si na wykorzystaniu zalenoci midzy energi emitowan przez powierzchni promieniujc a jej temperatur.
W pirometrze czciowego promieniowania (jakim posugiwalimy si) pomiar temperatury sprowadza si do porównania jaskrawoci ciaa badanego z jaskrawoci wzorcowego róda wiata w cile okrelonej fali. Zadaniem obserwatora jest dobranie takiej wartoci prdu arzenia wókna lampy, aby nastpio zrównanie jaskrawoci wókna wzorcowego lampy z jasnoci mierzonego ciaa. Warto prdu jest proporcjonalna do temperatury. Pirometry wzorcowane s na ciaach doskonale czarnych, natomiast ciaa rzeczywiste maj mniejsz sta promieniowania co powoduje bdy pomiaru temperatury.
Tabela pomiarowa:
Napicie podczone do arówki U [V] |
Temperatura róda [°C] pirometr 1 pirometr2 |
|
48 |
1120 |
1280 |
58 |
1280 |
1340 |
68 |
1400 |
1340 |
78 |
1520 |
1500 |
88 |
1640 |
1520 |
98 |
1820 |
1800 |
108 |
1900 |
1960 |
118 |
2000 |
2000 |
Wnioski:
W przeprowadzonym wiczeniu posugiwalimy si kilkoma rodzajami
termometrów oraz pirometrem czciowego promieniowania. Pomiar temperatury dokonywany przez nas obarczony jest bdami (niezalenie od przyrzdu pomiarowego). Po przeprowadzonych obliczeniach mog stwierdzi, i najmniejszy bd pomiarowy posiada termometr platynowy - dlatego by on dla nas termometrem wzorcowym, najwikszy bd za posiada termometr rtciowy.
Due rozbienoci przy jednoczesnym pomiarze tego samego róda ciepa dwoma pirometrami spowodowane s tym, e okrelenie temperatury przy pomocy tego przyrzdu w duym stopniu zaley od subiektywnych odczu osoby przeprowadzajcej pomiar.
Wyszukiwarka