Wykonały: Katarzyna Świeczkowska nr 125462

Dominika Jankowska nr 125286

Grupa K1

Data wykonania: 19.05.2010

Data oddania: 26.05.2010

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie 2.

Elementy termoelektryczne

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami i podstawowymi charakterystykami elementów wykorzystujących zjawiska termoelektryczne.

2. PRZEBIEG POMIARÓW

W pierwszej części ćwiczenia zmierzyłyśmy charakterystykę e=f(T) termopary oraz charakterystykę R=f(T) termorezystora Pt100. W tym celu kalibrator temperatury ustawiłyśmy na wartość 26 ͦC i odczytałyśmy wartość rezystancji termorezystora a następnie napięcia termopary. Ze względu na niewyjaśnioną odmowę współpracy przez drugi czujnik termoelektryczny byłyśmy zmuszone do pracy na jednym. Co za tym idzie musiałyśmy przełączać przewody termopary i termorezystora by zmierzyć pożądane wartości napięcia oraz rezystancji.

Wartości odczytywałyśmy dla temperatury 26 ͦC, następnie dla 50 ͦC, 60 ͦC i kolejno dla temperatur o 20 ͦC wyższych, aż do 399 ͦC. Zauważyłyśmy, że dla temperatury 0 ͦC rezystancja platynowego termorezystora wynosi 100 Ω, czyli ten czujnik ma słuszne określenie Pt100. Ponadto zauważyłyśmy, iż wraz ze wzrostem temperatury rośnie rezystancja termorezystora oraz napięcie termopary. Powyższe zależności są przedstawione kolejno na wykresie nr 1 oraz nr 2. Wyniki naszych pomiarów przedstawia tabela nr 1.

W drugiej części ćwiczenia mierzyłyśmy charakterystykę ΔT=f(I) termoelektrycznego modułu chłodzącego. Na początku zostałyśmy poinformowane, że nastąpiła zmiana w porównaniu z instrukcją. W instrukcji jest napisane, że ΔT jest mierzona między T4 oraz T5 natomiast my miałyśmy zmierzyć dla T1 i T2. W tym celu ustawiałyśmy pokrętło zmiany natężenia prądu co 0,25A od 0A do 2A. Aby zmierzyć ΔT dla 0A odczytałyśmy wartość natężenia dla danej spoiny (odpowiednio T1 - spoina zimna, T2 - spoina ciepła). Obliczyłyśmy różnicę natężeń i przemnożyłyśmy razy 100. Takie same czynności powtórzyłyśmy dla innych wartości napięcia prądu. Zauważyłyśmy, że spoiwo T1 wraz ze wzrostem natężenia ochładza się zaś spoiwo T2 się ogrzewa. Co więcej - temperatura spoiwa T1 była bardzo niestabilna (stabilizacja trwała nawet do 5 minut, niestety ze względu na ograniczony czas oraz uszkodzony drugi czujnik termoelektryczny nie miałyśmy możliwości czekać aż tyle) zaś spoiwo T2 stosunkowo szybko osiągało odpowiednią temperaturę. Wyniki pomiarów obrazuje tabela nr 2 zaś zależność różnicy temperatury od natężenia wykres nr 3.

3. OBLICZNIE WARTOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA α

Współczynnik α jest współczynnikiem termoelektrycznym, nazywany czasami zdolnością termoelektryczną względną materiałów termoelementu. Po podstawieniu naszych wartości do wzoru podanego w instrukcji otrzymałyśmy wynik:

Ten wynik porównałyśmy ze współczynnikami termopar występujących w laboratorium by dowiedzieć się jaką termoparę badałyśmy. Z naszych porównań wynikło, że najbardziej zbliżony współczynnik α ma termopara NiCr-NiAl czyli Chromel-Alumel (typ K), której α=41. Pozostałe termopary miały już bardziej zróżnicowane współczynniki (Żelazo-Konstantan - 53; Platyna-Platynorod 10% - -6). Jest to równoznaczne z tym, że termopara którą badałyśmy to termopara typu K. Nieznaczna różnica między naszym współczynnikiem a tym podanym w tabeli jest najprawdopodobniej wynikiem niedostatecznego czasu oczekiwania na ustabilizowanie się temperatury.

4. PODSUMOWANIE

Termorezystory są bardzo powszechnie stosowanymi czujnikami temperatury. Wykorzystują one zjawisko zmian rezystancji jednorodnego przewodnika pod wpływem temperatury. Najczęściej spotykanym typem termorezystora pomiarowego jest termorezystor platynowy Pt100. Pt to oznaczenie materiału z którego jest wykonany. Natomiast liczba to rezystancja przy temperaturze 0 ͦC.

Termopara to czujnik temperatury wykorzystujący zjawisko Seebecka. Składa się z połączenia dwóch różnych metali. Pod wpływem różnicy temperatury między miejscami złączy (pomiarowego i

"odniesienia") powstaje różnica potencjałów (siła elektromotoryczna), zwana w tym przypadku siłą

termoelektryczną, proporcjonalna do różnicy tych temperatur.

tabela nr 1

tabela nr 2

wykres nr 1

wykres nr 2

wykres nr 3

---