17.05.2009

Bartosz Glubiak

nr indeksu 172267

SKP

Termin zajęć

Czwartek 11¹⁵

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 20

1.Wstęp

Cel ćwiczenia :

- Skalowanie termopary oraz wyznaczanie współczynnika termoelektrycznego

termopary.

- Wyznaczenie temperatury krzepnięcia stopu metali.

2. Wyniki pomiarów

Skalowanie termopary :

t	delta t	U	delta U	alfa	delta alfa	delta a / a
28	0,328	1,123	0,01323	0,043997	0,000128	0,002906
30	0,33	1,239	0,01439
32	0,332	1,358	0,01558
34	0,334	1,404	0,01604
36	0,336	1,489	0,01689
38	0,338	1,578	0,01778
40	0,34	1,662	0,01862
42	0,342	1,743	0,01943
44	0,344	1,821	0,02021
46	0,346	1,914	0,02114
48	0,348	2,013	0,02213
50	0,35	2,105	0,02305
52	0,352	2,194	0,02394
54	0,354	2,28	0,0248
56	0,356	2,364	0,02564
58	0,358	2,44	0,0264
60	0,36	2,517	0,02717
62	0,362	2,605	0,02805
64	0,364	2,709	0,02909
66	0,366	2,803	0,03003
68	0,368	2,9	0,031
70	0,37	2,987	0,03187
72	0,372	3,074	0,03274
74	0,374	3,164	0,03364
76	0,376	3,25	0,0345
78	0,378	3,346	0,03546
80	0,38	3,431	0,03631
82	0,382	3,52	0,0372
84	0,384	3,606	0,03806
86	0,386	3,692	0,03892
88	0,388	3,776	0,03976
90	0,39	3,862	0,04062

Wyznaczanie temperatury krzepnięcia stopu :

t	U	delta U	Uk	delta Uk	Tk	delta Tk
0	3,8	0,0058	2,47	0,0116	56,14046	0,426793
20	3,667	0,005667
40	3,557	0,005557
60	3,461	0,005461
80	3,369	0,005369
100	3,28	0,00528
120	3,202	0,005202
140	3,128	0,005128
160	3,055	0,005055
180	2,98	0,00498
200	2,926	0,004926
220	2,864	0,004864
240	2,81	0,00481
260	2,756	0,004756
280	2,707	0,004707
300	2,66	0,00466
320	2,62	0,00462
340	2,582	0,004582
360	2,545	0,004545
380	2,512	0,004512
400	2,488	0,004488
420	2,472	0,004472
440	2,468	0,004468
460	2,47	0,00447
480	2,47	0,00447
500	2,472	0,004472
520	2,471	0,004471
540	2,468	0,004468
560	2,464	0,004464
580	2,46	0,00446
600	2,456	0,004456
620	2,453	0,004453
640	2,452	0,004452
660	2,45	0,00445
680	2,447	0,004447
700	2,444	0,004444
720	2,442	0,004442
740	2,44	0,00444
760	2,438	0,004438
780	2,436	0,004436
800	2,434	0,004434
820	2,433	0,004433
840	2,431	0,004431
860	2,429	0,004429
880	2,426	0,004426
900	2,423	0,004423					2,47	0,0116	56,14046	0,426793
920	2,419	0,004419
940	2,414	0,004414
960	2,407	0,004407
980	2,398	0,004398
1000	2,386	0,004386
1020	2,372	0,004372
1040	2,353	0,004353
1060	2,331	0,004331
1080	2,302	0,004302
1100	2,27	0,00427
1120	2,238	0,004238
1140	2,206	0,004206
1160	2,177	0,004177
1180	2,147	0,004147
1200	2,119	0,004119
1220	2,092	0,004092
1240	2,067	0,004067
1260	2,043	0,004043
1280	2,019	0,004019
1300	1,996	0,003996
1320	1,974	0,003974
1340	1,952	0,003952
1360	1,93	0,00393
1380	1,91	0,00391
1400	1,89	0,00389
1420	1,87	0,00387
1440	1,852	0,003852
1460	1,835	0,003835
1480	1,831	0,003831
1500	1,811	0,003811
1520	1,794	0,003794
1540	1,779	0,003779
1560	1,765	0,003765
1580	1,752	0,003752
1600	1,74	0,00374
1620	1,728	0,003728
1640	1,716	0,003716
1660	1,704	0,003704
1680	1,692	0,003692
1700	1,681	0,003681
1720	1,671	0,003671
1740	1,66	0,00366
1760	1,649	0,003649
1780	1,638	0,003638
1800	1,628	0,003628
1820	1,618	0,003618
1840	1,608	0,003608
1860	1,59	0,00359
1880	1,581	0,003581
1900	1,573	0,003573
1920	1,562	0,003562
1940	1,558	0,003558
1960	1,551	0,003551
1980	1,543	0,003543	2,47	0,0116	56,14046	0,426793
2000	1,534	0,003534
2020	1,527	0,003527
2040	1,52	0,00352
2060	1,512	0,003512
2080	1,505	0,003505
2100	1,5	0,0035

Wartość temperatury krzepnięcia dla stopu wooda (encyklopedia PWN) : 66-72°C

3.Analiza i sposób liczenia niepewności

∆t = 0,1% x + 0,1* dgt [^oC]

-> x - wartość pomiaru dgt - ilość cyfr na wyświetlaczu

∆U = 1% x + 0,001 * dgt [mV]

α i ∆ α obliczono metodą regresji liniowej dla wykresu skalowania termopary [funkcja REGLINP w Exelu ]

Tk =
[^oC]

Tk - temperatura krzepnięcia

Uk - napięcie przy którym stop zaczyna krzepnąć

[metoda pochodnej logarytmicznej]

∆Tk = ∆Tk/Tk * Tk

4.Przykładowe obliczenia

∆t = 0,1% * 28 + 0,1 * 3 = 0,325 + 0,3 = 0,328 ≈ 0,33 [^oC]

∆U = 1% * 1,123 + 0,002 = 0,01123+ 0,002 = 0,01323 ≈ 0,014 [mV]

Uk = 2,47 [mV]

α = 0,043997 [ mV / ^oC]

Tk = 0,01323 / 0,043997 = 56,14046 ≈ 56,15 [^oC]

∆Tk/Tk = |0,0116/2,47| + |-0,000128/0,043997| = 0,0076022 ≈ 0,008

∆Tk = 0,0076022 * 56,14046 = 0,426793 ≈ 0,43 [^oC]

5.Wykresy

zależność napięcia na spojeniach termopary od temperatury wody :

zależność siły termoelektrycznej od czasu schładzania badanego stopu U = f(τ) :

6.Wnioski

Celem naszego ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika termoelektrycznego badanej termopary i na podstawie wykreślonej charakterystyki określenie temperatury krzepnięcia stopu Wooda. Na charakterystyce U= (t) początkowy duży narost wartości napięcia termoelektrycznego spowodowany jest procesem osiągania przez termoparę temperatury stopu. Na wykresie U = f(τ) następuje spadek wartości napięcia wywołany ochładzaniem się stopu. Przy wartości 56,15 [^oC] co odpowiada napięciu 2.47 [mV] wykres przebiega prawie poziomo, to znaczy, że rozpoczął się proces krzepnięcia. Dalsza część wykresu przedstawia ochładzanie się do temperatury otoczenia.

Podczas skalowania termopary temperaturą odniesienia było 0 °C , którą uzyskaliśmy przez zmieszanie lodu z wodą. Dość duża różnica między temperatura krzepnięcia wyznaczoną z doświadczenia a podawaną w encyklopedii może wynikać z niedokładności przyrządów lub niezachowania odpowiednich proporcji substancji w badanym stopie Wooda ( 50% Bi, 25% Pb, 12,5%Cd., 12,5% Sn ).

---