Изучение способов измерения температуры (стр. 1 из 2)

Лабораторная работа.

«Изучение способов измерения температуры»

Цель работы: углубить знания по курсу общей теплотехники и получить навыки экспериментального определения температуры тел.

В работе необходимо:

1. Измерить температуру нагревательной поверхности, окружающей среды и воды в колбе с помощью ртутного термометра, хромель-копелиевых термопар, милливольтметра и потенциометра.

Теоретические основы.

Температура характеризует тепловое состояние тела и измеряется в градусах. Температура тела изменяется пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Численное значение температуры зависит от выбранной температурной шкалы.

В технике температура измеряется по Международной стоградусной шкале /шкала Цельсия/ и обозначается через t,

С. В этой шкале при нормальном давлении /760 мм рт. ст./ состоянию тающего льда соответствует температура 0

С, а точке кипения воды - 100

С. Для измерения температуры используется также термодинамическая шкала температур /шкала абсолютных температур, или шкала Кельвина/. Нуль абсолютной шкалы температур соответствует значению t=-273,15

С.

Абсолютная температура тела

Т, К=t,

+273,15 /1/

В США и Англии для измерения температуры применяют шкалу Фаренгейта. На этой шкале /t

,F/ температура таяния льда и температура кипения воды обозначены соответственно через 32

и 212

для перевода показаний этой шкалы в

С и обратно служат соотношения:

С=

,F-32); t

С+32) /2/

Параметром состояния является абсолютная температура.

Температуру измеряют с помощью устройств, использующих различные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел. В табл. 2 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и практические пределы их применения.

Ртутные стеклянные термометры основаны на свойстве тел изменять свой объем в зависимости от температуры. В качестве термометрического тела чаще всего применяют ртуть и спирт.

При точных измерениях температуры при помощи ртутных термометров к их показаниям вводятся следующие поправки:

/1/ основная /инструментальная/ поправка

/2/ поправка на температуру выступающего столбика ртути

/3/ поправка на смещение положения нулевой точки

В общем случае определение действительной температуры среды по показаниям ртутного термометра t' производится согласно равенству:

t= t'+

. /3/

При температурах выше 150-200

С ртутные термометры применяются редко.

В настоящее время для измерения температуры получили широкое применение термопары /термоэлектрические преобразователи/.

Термоэлектрический метод измерения температуры основан на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры.

Термопара представляет собой 2 разнородных проводника, составляющих общую электрическую цепь /рис. 1/. Если температуры мест соединений (спаёв) проводников t

и t

неодинаковы, то возникает термо-Э.Д.С. и по цепи протекает ток. Величина термо-Э.Д.С. тем больше чем больше разность температур.

рис. 1. Схема измерения показаний термопары с помощью милливольтметра

рис. 2. Схема измерения разности температур газа при помощи дифференциальной термопары.

В качестве материалов для термопар используется проволока диаметром от 0,1 до 0,2 мм. Наиболее распространены следующие пары металлических проволок:

1. Платина и платинородий / 90% Pt и 10% Pr/. Эта термопара является эталонным прибором.

2. Хромель /90% Niи 10% Cr/ и алюмель /95% Niи 5% Al/. На каждые 100

При измерении температуры один спай цепи термопары, так называемый холодный спай, находится при 0

Так как термоЭ.Д.С. термопары зависит от температуры обоих спаев (горячего и холодного), то термопары часто применяются для измерения разности температур в двух точках – так называемая дифференциальная термопара (рис. 2). В этом случае в схеме отсутствует холодный спай и термоЭ.Д.С. с некоторой известной Э.Д.С. вспомогательного источника тока.

Описание экспериментальной установки и методика проведения измерений.

Экспериментальная установка состоит из горизонтальной поверхности нагрева с эл. нагревателем, устройств для измерения температуры (ртутный термометр), хромель-копелиевые термопары, потенциометр, милливольтметр.

Потребляемая мощность электрического нагревателя измеряется ваттметром. Регулирование мощности осуществляется при помощи лабораторного автотрансформатора. Измерение Э.Д.С. термопар производится с помощью потенциометра постоянного тока.

Атмосферное давление измеряется барометром, а относительная влажность воздуха – психрометром.

При ознакомлении с экспериментальной установкой необходимо проверить правильность включения измерительных приборов и установить стрелки приборов на нуль.

1. Включить нагреватель и после наступления стационарного режима работы установки измерить температуру поверхности нагревателя с помощью милливольтметра и потенциометра.

2. Поставить колбу с водой на нагревательную поверхность и довести воду до кипения, измеряя при этом температуру с помощью

3. Действительную температуру воздуха в лаборатории при измерении ртутным термометром определяем по формуле /3/.

Поправку на температуру выступающего столбика ртути рассчитываем по уравнению

где n – число градусов в выступающем ртутном столбике;