Cechowanie termoogniwa, fizyka lab


nr

ćwicz.

204

data

16.04.

2009

Agnieszka Kamińska

Marta Dębska

Wydział Technologii Chemicznej

Semestr

II

grupa 3

nr lab. 1

prowadzący dr inż., A. Skibiński

przygotowanie

wykonanie

ocena ostateczna

Cechowanie termoogniwa

1. Wstęp teoretyczny

0x01 graphic

Termoogniwo stanowią dwa różne przewodniki połączone ze sobą w sposób przedstawiony na rysunku. Jeżeli punkty łączenia znajdują się w różnych temperaturach, wówczas powstaje między nimi różnica potencjałów, zwana siłą termoelektryczną. Jej wielkość zależy od rodzaju przewodników tworzących termoogniwo oraz od różnicy temperatur i wyraża się wzorem

0x01 graphic

Współczynniki 0x01 graphic
charakteryzują zastosowane materiały. Przedstawiony efekt nazywamy zjawiskiem Seebecka.

Bezpośrednią przyczyną wystąpienia siły termoelektrycznej jest różna wartość napięć kontaktowych w złączach posiadających różne temperatury. Istnienie napięć kontaktowych związane jest ze zjawiskami elektronowymi w metalach. W każdej temperaturze istnieje pewna ilość elektronów, które posiadają energię kinetyczną wystarczającą do wykonania pracy wyjścia W, a zatem do wyjścia na powierzchnię metalu. Te elektrony tworzą tzw. prąd termoemisji skierowany prostopadle do powierzchni metalu. Gęstość prądu termoemisji określona jest prawem Richardsona - Dushmana i dla obu przewodników z rys. 1 wynosi odpowiednio

0x01 graphic

Gdy oba przewodniki zbliżymy na bardzo małą odległość, elektrony opuszczające metal A będą przechodziły do metalu B i odwrotnie. W sytuacji przedstawionej na rys. 1 0x01 graphic
ze względu na wartości prac wyjścia 0x01 graphic
. Przewaga prądu 0x01 graphic
prowadzi do zwiększenia ilości elektronów w metalu B i do powstania ich niedomiaru w metalu A. W tej sytuacji metale naładują się przeciwnymi znakami i powstanie między nimi różnica potencjałów o takim kierunku, że dalszy przepływ elektronów od A do B zostanie utrudniony i w końcu zrównoważony przepływem od B do A. W stanie równowagi strumienie elektronów w obu kierunkach są takie same, co oznacza:

0x01 graphic

Powyższe równanie odzwierciedla fakt, że elektrony opuszczające metal A muszą wykonać, oprócz pracy wyjścia, pracę przeciwko różnicy potencjałów 0x01 graphic
. Tę różnicę potencjałów, powstającą w wyniku zetknięcia się dwóch przewodników, nazywamy napięciem kontaktowym. Jego wartość określona jest tylko przez różnicę prac wyjścia obu metali

0x01 graphic

Siła termoelektryczna może wystąpić także w przewodniku jednorodnym ( bez złącz), gdy między jego końcami wytworzymy różnicę temperatur. To zjawisko nosi nazwę efektu Thomsona i jest prostą konsekwencją zależności energii Fermiego od temperatury.

0x01 graphic
.

Zjawisko Peltiera - pobieranie lub wydzielanie ciepła przy przepływie prądu przez złącza metali.

Wzorcowanie termoogniwa.

W celu znalezienia napięć termoelektrycznych odpowiadających określonym różnicom temperatur 0x01 graphic
stosujemy układ przedstawiony na rysunku 2. Jedno złącze znajduje się w naczyniu zawierającym mieszaninę wody z lodem (0x01 graphic
), zaś drugie w naczyniu z wodą, której temperaturę zmieniamy za pomocą grzejnika G. Temperaturę T mierzymy czujnikiem oporowym 0x01 graphic
, a jej wartość odczytujemy za pomocą miernika cyfrowego. Stosuje się trzy różne termopary: 0x01 graphic
. Przełącznikiem Pr w obwód każdej termopary można włączyć miliwoltomierz cyfrowy (mV).

0x01 graphic

2. Pomiary i obliczenia

GRZANIE

Termopary - odczyty napięć termoelektrycznych [mV]

Temperatura [oC]

Cu-CuNi

Nitrosil-Nisil

Fe-cuni

27,7

1,27

0,64

0,82

35

1,63

0,86

0,96

40

1,89

1,03

1,06

45

2,17

1,19

1,16

50

2,36

1,40

1,29

57

2,84

1,55

1,45

60

2,88

1,79

1,52

65

3,29

1,97

1,63

70

3,50

2,07

1,79

75

3,85

2,26

1,89

80

4,06

2,47

2,00

85

4,31

2,68

2,13

90

4,7

3,02

2,20

95

4,96

3,21

2,29

100

5,35

3,39

2,47

105

5,55

3,57

2,59

110

6,03

3,71

2,8

115

6,11

3,83

2,92

CHŁODZENIE

Termopary - odczyty napięć termoelektrycznych [mV]

Temperatura [oC]

Cu-CuNi

Nitrosil-Nisil

Fe-CuNi

115

6,11

3,83

2,92

110

6,05

3,75

2,78

105

5,62

3,60

2,64

100

5,39

3,46

2,57

95

5,18

2,92

2,52

90

4,70

2,66

2,33

85

4,44

2,62

2,17

80

4,07

2,40

2,08

75

3,88

2,20

1,94

70

3,57

2,09

1,79

65

3,30

1,87

1,68

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Wyznaczenie współczynnika termoelektrycznego 0x01 graphic
metodą regresji liniowej

Rodzaj termoogniwa

Wynik regresji

Odchylenie standardowe

Wynik zaokrąglony

Fe-CuNi

0,023829

0,000361

(2,240x01 graphic
0,04)0x01 graphic

Cu-CuNi

0,056874

0,000714

(5,690x01 graphic
0,07)0x01 graphic

Nicrosil-Nisil

0,038343627

0,000645

(3,830x01 graphic
0,06)0x01 graphic

3. Wnioski:

Z powodu stałego ogrzewania termopar trudno było określić napięcie elektryczne termopar w tej samej temperaturze. Spowodowało to powstanie błędu pomiaru, który przewyższał błąd wynikający z dokładności narzędzi pomiarowych. Wykresy pokazały, że podczas przyrostu temperatury, napięcie termoelektryczne termopar zmienia się w sposób liniowy.

4



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
204Cechowanie termoogniwa, fizyka lab
sprawka fizyka, Cechowanie termoogniwa, nr
cechowanie termoogniwa i wyznaczanie za jego pomocÄ… temp, Biotechnologia, Fizyka i biofizyka
Cechowanie termoogniwa, Prz inf 2013, I Semestr Informatyka, Fizyka, SPRAWOZDANIA DUZO, laboratorium
Cechowanie termoogniwa i pomiar temperatury topnienia ciał krystalicznych, Pollub MiBM, fizyka spraw
cechowanie termoogniwa i wyznaczanie za jego pomocą temp, fizyka(15)
dr A Głowacki, Fizyka, Sprawozdanie cechowanie termoogniwa
2LAB, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka -
ćwiczenei 100, PWR, Fizyka Lab
badanie fotokom˘rki2, MIBM WIP PW, fizyka 2, sprawka fiza 2, fizyka lab, fizyka
badanie fotokom˘rki1, MIBM WIP PW, fizyka 2, sprawka fiza 2, fizyka lab, fizyka
C7, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, sprawka od Mateusza, Fizyka - la
Fiz 10 P, Studia, Ogólne, Fiyzka, od romka, studia materiały, Fizyka lab, Termopary
Fizyka lab  teoria
ściąga z fizyki, dc, GPF, Fizyka lab, Ściągi, sciąga z fizyki
OPis 88, dc, GPF, Fizyka lab, Ćw.88.90
pomiary mikroskopowe, MIBM WIP PW, fizyka 2, sprawka fiza 2, fizyka lab, fizyka

więcej podobnych podstron