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.