LABORATORIUM Z TERMODYNAMIKI
Temat: Pomiar temperatury i sprawdzanie termometr�w.
Celem niniejszego wiczenia byo zapoznanie si z zasad dziaania i wasnociami przyrzd�w do pomiaru temperatury, przeprowadzenie pomiar�w ustalajcych charakterystyki termometr�w oraz wpyw czynnik�w zewntrznych na wyniki pomiaru temperatury.
Pomiar temperatury odbywa si za pomoc przyrzd�w 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 pomiar�w 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 - (op�r proporcjonalny do
temperatury).
- p�przewodnikowe - termistory - (op�r jest odwrotnie
proporcjonalny do temperatury).
Op�r przewodnika metalowego w funkcji temperatury okrela wz�r:
Rc - op�r termometru w temp. 0�C
,- wsp�czynniki zmiany oporu z temperatur.
Przyblion zaleno oporu p�przewodnika od temperatury mona wyrazi wzorem:
A,B- stae dla danego termistora.
Termometr termoelektryczny (termopara):
Zasada dziaania jest oparta na zjawisku termoelektryczym, kt�re jest wynikiem jednoczesnego powstania tzw. napicia stykowego w miejscu zetknicia dw�ch r�nych przewod�w metalowych oraz r�nicy potencja�w elektrycznych w przewodniku, kt�rego koce umieszczono w orodku o r�nych 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 koc�wk platynow (zwany dalej platynowym) przyjlimy za wzorcowy z uwagi na bardzo du dokadno przeprowadzanych nim pomiar�w.
Celem sprawdzenia termometr�w jest uwolnienie si od bd�w systematycznych wynikajcych z niedokadnoci przyrzdu. Sprawdzenia tego mona dokona dwoma sposobami:
- na podstawie staych punkt�w midzynarodowej skali temperatur,
- przez por�wnanie 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 r�wnania 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 r�wnanie:
Rachunki bd�w:
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 por�wnania jaskrawoci ciaa badanego z jaskrawoci wzorcowego r�da wiata w cile okrelonej fali. Zadaniem obserwatora jest dobranie takiej wartoci prdu arzenia w�kna lampy, aby nastpio zr�wnanie jaskrawoci w�kna 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 ar�wki U [V] |
Temperatura r�da [�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
termometr�w 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 r�da ciepa dwoma pirometrami spowodowane s tym, e okrelenie temperatury przy pomocy tego przyrzdu w duym stopniu zaley od subiektywnych odczu osoby przeprowadzajcej pomiar.
Wyszukiwarka