UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAL INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

LABORATORIUM

Z TECHNIKI CIEPLNEJ

Ćw. Nr 2

Temat: CHARAKTERYSTYKA TERMOPARY

Wykonali:

Magdalena Kot

Bartosz staniszewski

Artur Dańko

Grupa 27A

1. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania termometru termoelektrycznego oraz wyznaczenie charakterystyki wskazanego termoelementu.

2. Schemat stanowiska :

Schemat układu pomiarowego termometru termoelektrycznego.

1. termoelement

2. przewody kompensacyjne

3. spoina odniesienia

4. przewody przyłączeniowe

5. miernik

6. opór wyrównawczy o oporności R_w

3. Przebieg ćwiczenia.

Dla różnych temperatur wody, w której umieszczony był ciepły koniec termopary i termometr rtęciowy, zapisywaliśmy zmiany wskazania miernika siły termoelektrycznej oraz zmianę temperatury na termometrze rtęciowym.

4. Tabela pomiarów :

Lp	T [ ° C ]	E [mV]
1	26	1,27
2	29	1,45
3	32	1,62
4	35	1,80
5	38	1,96
6	41	2,13
7	44	2,29
8	47	2,45
9	50	2,61
10	53	2,75
11	56	2,92
12	59	3,06
13	62	3,21
14	65	3,36
15	68	3,52

5. Opis teoretyczny:

Zasada działania termometru termoelektrycznego

W obwodzie zamkniętym , powstałym ze złączenia dwu różnych metali A i B , gdy miejsca ich styku znajdują się w różnych temperaturach , obserwuje się przepływ prądu elektrycznego, który jest wypadkową efektu Peltiera i efektu Thomsona . Na powyższym zjawisku oparta jest zasada działania termometru termoelektrycznego.

Układ pomiarowy termometru termoelektrycznego składa się z następujących elementów :

1. termoelementu

2. przewodów kompensacyjnych

3. spoiny odniesienia umieszczonej w temp t₀

4. przewodów przyłączeniowych

5. 
   miernika

6. opór wyrównawczy 5

M

1 2 3 6

Rw

t_o

4

Termoelementy

Najczęściej stosowane są następujące termoelementy:

1. Cu - Konst (miedź - konstantan) jest termoelementem o dużej sile termoelektrycznej. Termoelement ten nie może pracować w atmosferze utleniającej, zwłaszcza w wyższych temperaturach. Może być stosowany do pomiaru temperatur w zakresie od -200 do 500 ^oC

2. Fe - Konst (żelazo - konstantan) jest powszechnie stosowany ze względu na niską cenę, stosunkowo dużą siłę termoelektryczną i możliwość stosowania zarówno w atmosferze utleniającej jak i redukującej. Stosowany jest do600 ^oC, przy krótkotrwałych pomiarach do 800^oC.

3. NiCr - Ni (nikiel ,chrom - nikiel) jest odporny na atmosferę utleniającą. Stosuje się go w zakresie do1100 ^oC. Ma prostoliniową charakterystykę termoelektryczną.

4. PtRh - Pt (platyna , rod - platyna) jest stosowany jako termoelement wzorcowy. Zakres stosowania do 1600 ^oC

Przewody kompensacyjne.

Warunkiem poprawności wskazań termometru termoelektrycznego jest stałość temperatury. spoiny odniesienia termoelementu znajdującej się w puszce głowicy czujnika . Ze względu na małą odległość głowicy od miejsca pomiaru temperatury. Temperatura otoczenia głowicy może ulegać wahaniom zależnie od zmian temperatury urządzenia. Z tych względów termoelektrody przedłuża się od głowicy do miejsca , w którym można utrzymać stałą temperaturę odniesienia za pomocą przewodów kompensacyjnych , których charakterystyka termoelektryczna jest identyczna z charakterystyką termoelektryczną termoelementu.

Spoina Pomiarowa

Spoiną pomiarową termoelementu wg PN nazywa się miejsce styczności elektrycznej termoelektrod umieszczone w ośrodku , którego temperaturę się mierzy .

Pozostałe końce przewodów , które znajdują się w innej temperaturze niż temperatura mierzona nazywają się wolnymi końcami lub spoinami odniesienia.

Miernik

Miernik reagujący na wielkość siły termoelektrycznej może być przyrządem wychyłowym , mierzącym napięcie , wyskalowanym w ° C lub mV , lub przyrządem kompensacyjnym mierzącym siłę termoelektryczną.

6. Wnioski.

Po wykonanym ćwiczeniu stwierdziliśmy, iż w zamkniętym obwodzie ( jak na schemacie powyżej ), gdzie jeden pojemnik wypełniony jest wodą z lodem w którym temperatura równa jest 0 [ ^oC ], natomiast drugi pojemnik wypełniony jest wodą, która jest podgrzewana, obserwuje się w miarę wzrostu różnicy temperatur wzrost natężenia przepływu prądu elektrycznego w badanym obwodzie. Wnioskujemy, iż różnica liczby swobodnych elektronów po obu stronach styku dwóch różnych metali w określonej temperaturze powoduje powstanie w miejscu styku pewnej różnicy potencjałów o wartości zależnej od różnicy temperatury, czyli wraz ze wzrostem temperatury w podgrzewanym pojemniku wzrasta wartość przepływającego napięcia.

Na pomiar miał wpływ błąd paralaksy, niedokładne odczyty z mierników, niedokładność urządzeń pomiarowych, zabrudzenie układu itp.

0

Miernik napięcia

Żelazo

Żelazo

t₁

t_{2 ( regulowana )}

Konstantan

Woda + Lód → 0 [ ^oC ]

Woda

---