I Pracownia Zakładu Fizyki PL

Wydział Elektryczny

Ćwiczenie nr.: 11.1

Semestr: II

Grupa: ED 2.4

Rok akadem.: 97/98

Temat: Cechowanie termoogniwa i pomiar temperatury topnienia ciał krystalicznych.

Data wykonania: 98 . 04 . 28

Ocena:

Podbudowa teoretyczna:

Ogniwo termoelektryczne stanowi układ różnych przewodników lub półprzewdników, przekształcający energię procesów cieplnych w energię elektryczną. Powstającą w takim obwodzie siłę elektromotoryczną nazywa się SEM termoelektryczną. W najprostszym przypadku ogniwo termoelektryczne składa się z dwóch różnych spojonych ze sobą metali. Przedstawia to poniższy schemat ogniwa termoelektrycznego.

M1 - metal pierwszy

M2 - metal drugi

n1,n2 - koncentracje elektronów

A - spojenie w temp. T

B - spojenie w temp. T+ΔT

SEM termoelektryczna działająca w tym ogniwie jest sumą napięć kontaktowych uzależnionych od temperatury T oraz T+ΔT odpowiednio spojeń A oraz B. Tak więc, SEM termoelektryczną można określić wzorem:

z którego wynika, że jej wartość SEM termoogniwa zależy od różnicytemperatur spojeń oraz od koncentracji swobodnych elektronów w obu metalach.

Termoogniwo można wykorzystać do pomiaru temperatury, gdzie jedno ze spojeń umieszcza się w znanej temperaturze natomiast drugie w środowisku którego temperature należy zmierzyć.

Wykonanie ćwiczenia:

Cechowanie termoogniwa przeprowadzamy wg. schematu podanego poniżej. Jedno ze spójeń umieszcza się w mieszaninie wody z lodem ostałej temp. T0, a drugie w wodzie którą podgrzewa się grzałką. W czasie podgrzewania wodę mieszamy używając mieszadła magnetycznego. Wskazania miliwoltomierza notuje się przy wzroście temp. co 5 stopni.

W drugim punkcie umieszczamy kryształki naftalenu do próbówki i zanurzamy w gorącej wodzie przeprowadzając w stan ciekły. Po stopnieniu, probówkę wyjmuje się z gorącej kąpieli i umieszcza w niej spojenie termoogniwa. W czasie chłodzenia notuje się napięcie U co 10 sekund. Podobny poomiar przeprowadzamy przy topnieniu ciała.

Schemat układu pomiarowego.

Punkt 1

Cechowanie termoogniwa:

Rodzaj

T0

T

ΔT

U

termoogniwa

[0C]

[0C]

[0C]

[mV]

25

21,5

1,12

30

26,5

1,45

35

31,5

1,69

40

36,5

1,92

45

41,5

2,20

50

46,5

2,45

55

51,5

2,71

żelazo -

60

56,5

2,97

konstanten

3,5

65

61,5

3,25

70

66,5

3,5

75

71,5

3,76

80

76,5

4,02

85

81,5

4,3

90

86,5

4,56

95

91,5

4,8

98,5

95

4,93

Przykładowe obliczenia:

Punkt 2

Pomiar temperatury topnienia

Rodzaj ciała krystalicznego: naftalen.

t

U [mV]

t

U [mV]

[s]

chłodzenie

grzanie

[s]

chłodzenie

grzanie

10

3,87

2,75

220

3,60

3,51

20

3,88

2,83

230

3,55

3,55

30

3,87

2,90

240

3,52

3,61

40

3,87

3,08

250

3,49

3,64

50

3,86

3,10

260

3,45

3,66

60

3,86

3,13

270

3,43

3,71

70

3,85

3,16

280

3,40

3,75

80

3,85

3,21

290

3,35

3,78

90

3,85

3,24

300

3,30

3,80

100

3,84

3,25

310

3,23

3,81

110

3,84

3,27

320

3,18

3,82

120

3,83

3,27

330

3,11

3,83

130

3,81

3,28

340

3,07

3,84

140

3,81

3,29

350

2,94

3,86

150

3,80

3,3

360

2,83

3,9

160

3,79

3,32

370

2,75

3,97

170

3,77

3,33

380

4,04

180

3,74

3,38

390

4,18

190

3,71

3,41

400

4,2

200

3,64

3,45

410

4,21

210

3,62

3,47

420

4,19

Dyskusja błędu oraz wnioski:

Z wykresu zależności U=f(t) chłodzenia oraz grzania nie można wyznaczyć temperatury topnienia oraz krzepnięcia ponieważ podczas zmiany stanu skupienia temperatura powinna być stała co pociąga za sobą stałą wartość napięcia Ut (Ut - wartość napięcia odpowiadającemu zmianie stanu skupienia) czego nie uzyskałem. Moje charakterystyki nie posiadają części stałej w pewnym przedziale czasu co uniemożliwia odczytanie tych temperatur.