Комплект лабораторного оборудования для углубленного изучения физи (стр. 3 из 3)
Оптические пирометры имеют невысокую точность, но позволяют производить дистанционные измерения, что во многих процессах металлургии, в химии, физике и астрономии очень актуально.
2. Практическая часть.
Задание 1. Температурные шкалы. Произведите перерасчет температуры и запишите результаты в свободной форме.
а) Какова температура человеческого тела в шкалах Цельсия, Кельвина и Фаренгейта?
б) Сколько градусов Цельсия в одном градусе Фаренгейта?
в) Переведите 500F в градусы Кельвина.
Задание 2. Градуировка термометра сопротивления.
Термометр сопротивления изготовлен из тонкой медной проволоки, намотанной на бумажный каркас, помещенный в защитный стеклянный футляр (в пробирку). В холодном состоянии сопротивление провода близко к 80 Ом.Для градуировки термометра сопротивления соберите установку, показанную на рис.8. Жидкостный термометр (ЖТ) вставьте в отверстие в крышке пробирки. Пробирку, укрепленную в лапке штатива, опустите сосуд. Величина сопротивления медной проволоки термометра в данной работе измеряется при помощи мультиметра М. Подключите термометр сопротивления к входу мультиметра. Поставьте переключатель диапазона в положение 200 Ом. На шкале прибора высветится величина сопротивления.
Влейте в стакан горячую воду и по мере нагревания термометрического тела через каждые 50 измеряйте и записывайте величину сопротивления. Результаты занесите в таблицу 1. Чтобы исключить ошибку на тепловую инертность термометрического тела измерения следует повторить при охлаждении жидкости. Измерения проделайте по тем же температурным точкам, что и при нагревании. После этого усредните значения сопротивлений и заполните всю таблицу 1.
По полученным данным постройте градуировочный график данного термометра сопротивления, откладывая по горизонтальной оси температуру, а по вертикальной – величину сопротивления. Если экспериментальные точки все-таки имеют некоторый разброс, следует «не глаза» сгладить линию. Такой градуировочный график позволяет в дальнейшем измерять температуру среды, в которую может быть помещен этот термометр сопротивления.
По градуировочному графику определите температурный коэффициент сопротивления меди:
( град-1).Значения t1и t2 и соответствующие им значения сопротивлений R1 и R2 выбираются по графику произвольно.
Задание 3.Градуировка термистора.
Термистор – это полупроводниковый элемент, сопротивление которого зависит от температуры. В работе используется термистор марки ММТ – 4. В холодном состоянии его сопротивление приблизительно равно 1 кОм. Градуировка выполняется на установке, описанной в задании 1.
По полученным экспериментальным точкам (таб. 2 отчета) постройте градуировочную кривую. Следует учитывать, что зависимость сопротивления термистора от температуры имеет нелинейный характер и соединять точки следует не прямой линией, а плавной кривой. Рассчитайте величину температурного коэффициента сопротивления термистора. Сравните чувствительность термометров сопротивления по результатам заданий 2 и 3.
Задание 4. Изготовление и градуировка термопары.
В работе используется два материала – медь и константан. Последний снят с обмотки реостата, где он применяется в связи с низкой зависимостью его сопротивления от температуры. Зачистите от окислов концы проводов и плотно соедините их путем скручивания и одинарная термопара готова. Свободные концы соедините с чувствительным гальванометром, поставленным в позицию 1 мкВ. Место скрутки термопары закрепите скотчем на колбе жидкостного термометра и проградуируйте по методике предыдущих упражнений. Результаты занесите в таблицу 3. Постройте график Е(Т) и рассчитайте величину удельной термоЭДС этой термопары. Е=aТ. a=ΔЕ/ΔТ. [2]
Задание 5. Изготовление и градуировка дифференциальной термопары.
По схеме, ясной из рисунка 5, соберите методом скрутки дифференциальную термопару. Медные провода лучше сделать наружными. Поместив один спай в сосуд со снегом, а второй, прикрепленный к жидкостному термометру, в нагреватель, произведите градуировку. Заполните таблицу 4 и постройте график зависимости Е(Т).
Поскольку «холодный» спай имеет температуру 0о С, то горячий при такой градуировке показывает температуру именно по шкале Цельсия. Прижав «горячий» спай к мочке своего уха, измерьте её температуру.
Дополнительное задание.Изготовление термобатареи.
Придумайте и рассчитай схему термоэлектрогенератора, который при разности температур горячих и холодных спаев 1000 вырабатывает ЭДС величиной 1 мВ.
ОТЧЕТ
…………………………………………………………………………….
о выполнении лабораторной работы № 2
«ТЕРМОМЕТРИЯ»
Задание 1. Температурные шкалы. Произведите перерасчет температуры и запишите результаты в свободной форме.
а) Какова температура человеческого тела в шкалах Цельсия, Кельвина и Фаренгейта?
б) Сколько градусов Цельсия в одном градусе Фаренгейта?
в) Переведите 500F в градусы Кельвина.
Задание 2. Градуировка термометра сопротивления.
Таблица 1.
| toC |
| R, Ом |
| toC |
| R, Ом |
Внимание!!! Графики выполняются попарно (2 с 3 и 4 с 5 заданиями)
на двух листах миллиметровой бумаги размером 9х9 см и прилагаются к отчету
Термический коэффициент сопротивления, рассчитанный по графику
R1= ; R2= ; t1= ; t2= ; α= ± град-1.
(Соответствует ли эта величина табличному значению для меди?)
Задание 3.Градуировка термистора.
Таблица 2.
| toC |
| R, Ом |
| toC |
| R, Ом |
Термический коэффициент сопротивления, рассчитанный по графику
R1= ; R2= ; t1= ; t2= ; α= ± град-1.
Сравните полученный результат с термометром сопротивления.
Задание 4. Изготовление и градуировка термопары.
Таблица 3.
| toC |
| U, мкВ |
Рассчитанное по графику значение удельной термоэЭДС исследуемой термопары:
a=ΔЕ/ΔТ. ΔЕ = мкВ; ΔТ = град. a= град—1
(Соответствует ли эта величина табличным значением для пары меди-константан?)
Задание 5. Изготовление и градуировка дифференциальной термопары.
Таблица 4
| toC |
| U, мкВ |
Измерение температуры тела:
1. мочка уха: показания гальванометра - мкВ; температура по графику Со.
2. пальцы рук: показания гальванометра - мкВ; температура по графику Со
Дополнительное задание.
1. Схема термоэлектрогенератора:
2. Расчет размеров и параметров:
3. Предложения по практическому применению.
[1] Яркость – физическая величина, применяемая для оценки энергии, излучаемой единицей поверхности тела в единицу времени в заданном направлении
[2] Из-за низкой чувствительности термопары градуировку следует проводить в более широком температурном интервале. Поэтому предпочтительно использовать электронагреватель, а в качестве эталонного термометра термопару заводского изготовления, входящую в комплект мультиметра.