Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
	LABORATORIUM nr 1 Termodynamika SPRAWOZDANIE
Grupa lab.: 7B	Temat: Pomiary temperatury czynnika termodynamicznego
	Wykonał: Reczyński Piotr

1. Cel ćwiczeń

Cel odbytych ćwiczeń laboratoryjnych stanowiło poznanie kilku powszechnie stosowanych rodzajów czujników mierzących temperaturę. Czynnikiem termodynamicznym w naszym przypadku była woda, doprowadzana (niemal) do wrzenia w czajniku elektrycznym. Temperaturę otoczenia przyjęto 20,8 .

Pierwszym doświadczeniem, jakiego dokonano była obserwacja zmian rezystancji termopary następujących wskutek wzrastającej temperatury wody w pracującym czajniku.

Kolejną czynnością było znalezienie zależności zmiany rezystancji od temperatury, gdy termoparę o T = 20.8 włożono do wrzątku wykorzystując tym samym zjawisko tzw. szoku termicznego. W celu wyznaczenia bezwładności cieplnej należałoby wykonać czynność ponownie, lecz na odwrót, tj. mierzyć zmiany rezystancji w czasie chłodzenia.

Końcowym etapem było wyznaczenie stałej czasowej termistora.

1. Czujniki

Omówione zostały następujące czujniki:

1. Rezystancyjne

- Pt 100

- Pt 500

1. Termistor NTC

2. Termopara NiCr - NiAl

1. Informacje

Ad. 2.a. Czujniki rezystancyjne – zmieniają rezystancję wbudowanego rezystora w reakcji na zmianę temperatury wykorzystując zjawiska zachodzące w przewodnikach elektrycznych. Najpowszechniej stosowanymi w przemyśle termorezystorami są czujniki platynowe, bazujące na wysokiej temperaturze topnienia, stabilności właściwości fizycznych i ciągłości zależności rezystancji od temperatury jakimi cechuje się ten metal.

Ad. 2.b. Termistor NTC - opornik półprzewodnikowy o ujemnym współczynniku temperaturowym. Oznacza to, iż wzrost temperatury powoduje zmniejszenie rezystancji.

Ad. 2.c. Termopara - złożona z pary różnych metali, zwykle w postaci przewodów, złączonych na końcach. Jedno ze złącz umieszcza się w miejscu pomiaru, natomiast drugie utrzymuje się w stałej temperaturze odniesienia (na przykład temperaturze otoczenia). Wskutek różnic temperatur między złączami powstaje różnica potencjałów (siła elektromotoryczna), zwana w tym przypadku siłą termoelektryczną. Siła ta jest proporcjonalna do różnicy temperatur złącz.

1. Charakterystyki czujników

   1. Pt 100 - 100 Ω przy 0 °C

   2. Pt 500 - 500 Ω przy 0 °C

   3. Termopara - 550 Ω przy 26,5 °C

   4. Termistor NTC - 10 kΩ przy 20 °C

Ad. 4.c. Charakterystyka termopary NiCr - NiAl

Zależność rezystancji od temperatury. T – Temperatura, R – Rezystancja, t – czas.

T [ °C] R [Ω] 25 547 30 562 35 573 40 584 45 592 50 603 55 613 60 623 65 639 70 661 75 667 80 669 85 671 90 674 95 684 98 688

Zależność rezystancji od czasu ogrzewania.

R[Ω] t [s] 548 0 560 5,13 580 7,64 600 11,14 620 15,19 640 19,17 680 63

Ad. 4.d. Charakterystyka podgrzewanego termistora NTC

T [ °C] R [Ώ] 25 6,3 30 4,8 35 3,69 40 2,91 45 2,24 50 1,83 55 1,41 60 1,15 65 0,87

1. Wnioski

Opór w termoparze zmienia się niemal liniowo wraz ze wzrostem temperatury. Odchylenia od linii trendu w końcowej fazie wykresu spowodowane są błędem pomiaru (człowieka), ponieważ przyrost temperatury następuje znacznie szybciej, niż są to w stanie zarejestrować zarówno przyrządy jak i osoba mierząca. Ponadto różnice między wartościami zmierzonymi, a podanymi przez producenta zależą od wielu innych czynników jak np. warunki otoczenia, jednakże najistotniejszy wpływ ma błąd człowieka. Ostatnie stwierdzenie można odnieść do ogółu pomiarów temperatury w tym także do termistora, czy czujników rezystancyjnych.

Termistor NTC charakteryzuje się ujemnym współczynnikiem temperaturowym. Oznacza to, iż wraz ze wzrostem temperatury czynnika termodynamicznego, w którym się znajduje, jego rezystancja maleje.

1. Literatura

1. Kulesza J.: Pomiary cieplne. Cz. 1, Podstawowe pomiary cieplne. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993,

2. Szargut J.: Termodynamika techniczna. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.