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.