POMIARY TEMPERATUR TERMOTRAMI NIEELEKTRYCZNYMI

Temperatura charakteryzuje stopień nagrzania ciała i jest jednym z parametrów określających jego stan termodynamiczny. Pomiar temperatury polega na ustaleniu się równowagi termicznej zawierającej ciało termodynamiczne z mierzoną substancją. Dla pomiaru temperatury , w celu liczbowego określenia jej wielkości istotny jest wybór skali termometrycznej. Najbardziej rozpowszechnioną i praktyczną w użyciu jest skala Celsjusza. Podstawą tej skali jest temperatura krzepnięcia wody destylowanej przy ciśnieniu 760 mmHg oznaczona przez 0 ⁰C i temperatura wrzenia wody destylowanej przy tym samym ciśnieniu oznaczona przez 100 ⁰C. Przedział pomiędzy tymi dwoma temperaturami podzielono na 100 części odpowiadających 1 ⁰C.

Przyrządy do pomiaru temperatury zwane termometrami oparte są na wykorzystaniu zjawisk fizycznych np. rozszerzalności cieplnej (cieczy lub ciał stałych), zmian oporności elektrycznej metali.

Podział termometrów:

Termometry ciśnieniowe :

ciśnieniowo - cieczowe

1 - czujnik ; 2 - kapilara ; 3 - element sprężynujący ;

4 - dźwignia ; 5 - wskazówka ; 6 - skala

ciśnieniowo - parowe

1 - ciecz termometryczna ; 2 - para ; 3 - element sprężynujący ; 4 - kapilara; 5 - czujnik ; 6 - dźwignia ; 7 - skala

Termometry gazowe.

1 -czujnik termometru ; 2 - kapilara ;

3 - mikromanometr ; 4 - naczyńko z rtęcią ; 5 - krótsze ramię mikromano-metru

Termometry dylatacyjne i bimetalowe.

1 - pręt z materiału biernego ; 2 - rurka z materiału czynnego ; 3 - przedłużenie pręta 1 i materiałem z którego wykonano rurkę 2 ; 4 - wskazówka z przekładnią mechaniczną ; 5 - skala temperatur.

Wskaźniki temperatury.

Stożki Segera

Farby termometryczne

Kredki termometryczne

Wskaźniki topnikowe

• Termometry cieczowe

Sprawdzanie położenia punktu 0 ⁰C :

Położenie punktu 0 ⁰C termometru szklanego sprawdza się przez zanurzenie termometru w termostacie np. w naczyniu izolowanym zaopatrzonym dodatkowo w kurek spustu nadmiaru wody. Termostat wypełniony jest bryłkami lodu z wody destylowanej a przestrzeń między bryłkami wypełniona jest wodą destylowaną w celu usunięcia powietrza. Mieszanina lodu i wody wymaga okresowego mieszania. Termometr podczas sprawdzania powinien być zanurzony całkowicie tak, aby punkt zerowy był pokryty. Zwykle dokonuje się pięć odczytów co jedną minutę, przy czym pierwszy odczyt powinien być dokonany po piętnastu minutach od osadzenia termometru.

Sprawdzanie położenia punktu 100 ⁰C :

Sprawdzanie punktu 100 ⁰C dokonywane jest w aparacie zwanym hipsometrem, gdzie termometr na całej dł. aż do podziałki 100 ⁰C omywany parą nasyconą z wody destylowanej.

Sprawdzanie dokładności wskazań :

Sprawdzanie termometrów cieczowych poza punktami podstawowymi odbywa się przez porównanie wskazań termometru sprawdzanego ze wskazaniami termometru wzorcowego przy użyciu ultratermostatu.

Wyniki uzyskane przy badaniu dokładności wskazań termometru szklanego:

twz [^0C]	tbad [^0C]	Δt [^0C]
18,4	17,5	0,9
26,2	25,5	0,7
30,6	29,0	1,6
36,7	36,0	0,7
38,5	37,5	1,0
44,5	43,5	1,0
47,2	46,0	1,2

Jako termometru wzorcowego użyto termometru szklanego o dokładności 0,05⁰ C, działce elementarnej ± 0,1°C oraz zakresie 0 - 50 °C. Termometrem sprawdzanym był termometr szklany o dokładności 0,5⁰C, działce elementarnej ±1°C oraz zakresie 0 - 200°C. Maksymalny błąd pomiaru termometru sprawdzanego wynosi 1,6⁰ C.

POMIARY TEMPERATUR TERMOTRAMI TERMOELEKTRYCZNYMI

Do budowy termometrów termoelektrycznych (termopar) wykorzystano następujące zjawiska :

1. Zjawisko Seebecka

2. Zjawisko Peltiera

3. Zjawisko Thomsona

Termopara jest to układ dwóch przewodników lub półprzewodników, spojonych (zwykle jednym końcem) końcami , w których powstaje siła termoelektryczna, gdy między złączem a pozostałymi końcówkami istnieje różnica temperatur.

Aby można było wykorzystać obwód dwóch metali (A i B) do pomiaru temperatury, należy włączyć miernik mierzący występującą siłę termoelektryczną, co jest równoznaczne z wprowadzeniem w obwód trzeciego metalu ( C ). Wprowadzenie trzeciego metalu nie wpływa na wartość wypadkowej siły termoelektrycznej pod warunkiem, że oba końce przewodu z metalu C znajdują się w takiej samej temperaturze. Miejsce włączenia trzeciego metalu jest dowolne.

Rysunek przedstawia typową termoparę stosowaną do wyznaczania temperatury.

Wyniki pomiarów uzyskanych podczas przeprowadzania ćwiczenia

	Wg wskazań E [mV]		Wg PN (polska norm)		ΔE
twz	Fe-Konst	Cu-Konst	Fe-Konst	Cu-Konst	Fe-Konst	Cu-Konst
18,4	0,948	0,781	0,967	0,736	0,019	0,045
26,2	1,391	1,100	1,372	1,055	0,019	0,045
30,6	1,589	1,266	1,611	1,234	0,022	0,032
36,7	1,938	1,531	1,933	1,488	0,005	0,043
38,5	2,031	1,622	2,030	1,570	0,001	0,052
44,5	2,361	1,899	2,350	1,820	0,011	0,079
47,2	2,518	2,000	2,490	1,928	0,028	0,072

Wykres przedstawiający zależność napięcia na termoparze od temperatury

WYKRES 1.

Wykres przedstawiający zależność napięcia na termoparze od temperatury z uwzględnieniem PN

WYKRES 2.

Wykres przedstawiający zależność pomiędzy temperaturami na termometrze badanym a wzorcowym WYKRES 3..

Wykres obrazujący zależność pomiędzy temperaturą na termometrze badanym a poprawką ( p = - x )

WYKRES 4.

UWAGI I WNIOSKI :

Podczas przeprowadzania ćwiczenia labolatoryjnego poznaliśmy sposób pomiaru temperatury

C

B

A

T₂=0 ⁰C

M

---