Sprawozdanie z ćwiczenia nr 20 TEMAT: Skalowanie termopary i wyznaczanie temperatury krzepnięcia stopu	Laboratorium z fizyki ogólnej Pracownia I Instytut fizyki Politechniki Wrocławskiej
POMORSKI MICHAŁ	Data wykonania ćwiczenia 09.11.1998.
Wydział: ME Rok: 2	OCENA:

Cel ćwiczenia:

1) Poznanie fizycznych podstaw zjawiska termoelektrycznego.

2)Wyznaczenie temperatury krzepnięcia stopu.

Część teoretyczna ( opis zjawiska fizycznego ).

Zjawisko termoelektryczne polega na powstawaniu siły elektromotorycznej

miedzy spoinami dwóch różnych metali, jeśli miedzy tymi spojeniami występuje

różnica temperatur. Zjawisko to wykorzystuje się do pomiaru temperatury.

SEM powoduje przepływ prądu (
,
{napięcie kontaktowe} ) ;

nazywamy ja siła termoelektryczna. Jej wartość zależy od rodzaju stykających

się metali oraz od różnicy temperatur spojeń.

W praktyce do pomiaru siły termoelektrycznej stosuje się miernik, którego

zaciski, przewody doprowadzające oraz sam ustrój pomiarowy mogą być

wykonane z innych metali niż termopara. Jeżeli w obwód termopary

włączymy inne przewodniki, tak aby dodatkowe spojenia miały ta sama

temperaturę, to siła termoelektryczna nie ulegnie zmianie ( jest to tzw. "prawo

trzeciego metalu" ). Zwykle jako temperaturę odniesienia przyjmuje się

temperaturę 273 K, która łatwo uzyskać wykorzystując mieszaninę wody

z lodem. Aby zabezpieczyć te mieszaninę przed poborem ciepła z otoczenia,

umieszcza się ja wewnątrz naczynia Devara (w termosie).

Część doświadczalna:

1. Skalowanie termopary:

a) zmontowanie układu w/g schematu:

1) woltomierz, 3c) tygiel,

2) kuchenka elektryczna, 4) mieszadło,

3a) naczynie z woda, 5) termometr,

3b) naczynie z lodem+woda, 6) autotransformator.

Część obliczeniowa :

1. Do wyznaczenia współczynnika termoelektrycznego [] można użyć jeden

z poniżej przedstawionych wzorów :

1. =
, gdzie E
;

k - stała Boltzmana, h - stała Plancka,

E
- energia Fermiego, m - masa elektronu,

e - ładunek elektronu, V - objętość,

N - liczba eletronow.

2. U

lub U
, gdzie U
- kontaktowa różnica potencjałów.

Tabela wyników

SKALOWANIE TERMOPARY		WYZNACZANIE TEMPERATURY KRZEPNIĘCIA STOPU
U [ mV ]	T [ C ]	t [ s ]	U [ mV ]
0,926	24	0	4,802
0,995	26	20	4,545
1,084	28	40	4,326
1,163	30	60	4,128
1,248	32	80	3,913
1,328	34	100	3,717
1,416	36	120	3,545
1,505	38	140	3,395
1,584	40	160	3,253
1,668	42	180	3,121
1,755	44	200	3,010
1,841	46	220	2,913
1,928	48	240	2,824
2,025	50	260	2,737
2,108	52	280	2,676
2,196	54	300	2,635
2,284	56	320	2,608
2,375	58	340	2,599
2,462	60	360	2,596
2,551	62	380	2,591
2,642	64	400	2,591
2,732	66	420	2,591
2,835	68	440	2,585
2,925	70	460	2,579
3,016	72	480	2,576
3,116	74	500	2,575
3,211	76	520	2,571
3,293	78	540	2,567
3,388	80	560	2,564
3,476	82	580	2,559
3,572	84	600	2,554
3,667	86	620	2,546
3,767	88	640	2,538
3,860	90	660	2,528
Błędy bezwzględne: ΔT = 0,5 ^oC ΔUt = 0,001 mV Δt = 0,2 s		680	2,517
		700	2,495
		720	2,480
		740	2,459
		760	2,430
		780	2,391
		800	2,345
		820	2,290
		840	2,250
		860	2,215
		880	2,174
		900	2,132
		920	2,097
		940	2,066
		960	2,035

Wnioski i spostrzeżenia

Podczas przeprowadzania skalowania termopary mierząc wartości temperatury oraz napięcia zauważyliśmy ,że wykres zależności napięcia od temperatury U = f ( t ) będzie linią prosta.

Aby wyznaczyć temperaturę krzepnięcia stopu najpierw podgrzaliśmy go do temperatury wyższej od temperatury krzepnięcia , aby uzyskać fazę ciekłą. Podczas chłodzenia tego stopu obserwowaliśmy wskazania miliwoltomierza . Wartość napięcia do pewnego momentu spadała po czym ustabilizowała się, a następnie ponownie zaczeła spadac . Ta ustabilizowana wartość napięcia odpowiada temperaturze krzepnięcia tego stopu . Po porównaniu wartości napięcia z wykresem skalowania termopary uzyskaliśmy temperaturę krzepnięcia badanego stopu.

Wyznaczenie temperatury krzepnięcia stopu metali :

- z wykresu odczytano wartość 2.591 mV;

• w przybliżeniu odpowiada to wartości 62 ^oC

Oszacowanie błędów pomiarowych :

- w ćwiczeniu błędem jest napięcie odpowiadające działce elementarnej

woltomierza [
0.001mV ] , wskazania termometru odpowiadające

0.5 C oraz odczytu czasu wynoszącego 0,2 s.

5

---