Навигация
Термометрия - понятие и принципы
21732
знака
4
таблицы
1
изображение
Лабораторная работа: Термометрия
Цель работы: Углубить представления о температуре, изучить принципы и освоить некоторые методы измерения температуры.
Оборудование: Жидкостные термометры, термопара, термометр сопротивления, термистор, оптический пирометр «Промiнь», лампа накаливания с блоком питания, электроплитка, потенциометр постоянного тока ПП-63, аккумулятор, мост реохордный Р – 33, блок питания ВСШ на 4 и 6 В, индикатор сопротивления ММВ, металлический стаканчик и другие принадлежности.
1.Теоретическая часть
1.1Понятие температуры .
Температура в обычном понимании характеризует степень нагретости тела. Строгое определение температуры даётся в молекулярно–кинетической теории, где под температурой понимают меру средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа: <ε> = (3\2)kT, где k = 1.38·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, m – масса молекулы, V – скорость её поступательного движения.
Из последнего определения ясно, что обычная измеренная температура относится к огромному числу молекул и даёт определение об их средней кинетической энергии. Понятие температуры применимо таким образом только к массиву молекулы поэтому температура является макроскопическим параметром состояния вещества.
1.2 Принципы термометрии .
1.2.1.Термометрические параметры.
Измерение температуры обычно производится косвенным путём, т. е. не сводится к измерению кинетической энергии молекул. Оно основывается на измерении некоторых физических параметров, зависящих от температуры. К параметрам предъявляются следующие требования: выбранный параметр должен существенно, непрерывно, однозначно и просто изменяться простыми средствами; измерен6ия величины параме5тра не должно вносить значительных изменений в температурный режим измеряемой среды.
Список наиболее употребляемых термометрических параметров имеет следующий вид:
- объём тела ( тепловое расширение,
, жидкостные и газовые температуры);
- электрическое сопротивление (R=R0(1+t), проводники-терморезисторы и полупроводники-термисторы );
- термо ЭДС ( термопары или термоэлементы, Тэдс=сt);
- линейные размеры ( линейное расширение L=L0(1+t), биметаллические пластины);
- спектр излучения ( энергетическая светимость Rэ=T4, спектральный состав min= b/T, радиационный, яркостный и цветовой пирометры );
Применяются также зависимость от температуры скорости распространения звука, показателя преломления света веществом и многие другие параметры.
К внешним принципам методики термометрии относится строгое соблюдение следующего условия – термометрическое тело и среда должны войти в состояние теплового равновесия. Поэтому очень важно, чтобы тепловая «инерционность» измерительного прибора была незначительной, тогда он скорее примет температуру измеряемой среды, а собственная теплоёмкость – минимальной, при этом он не внесёт искажений в состояние среды.
В отдельных случаях, при точных и локальных измерениях геометрические размеры рабочей части термометра должны быть точечными.
1.2.2 Температурные шкалы.
В настоящее время применяются несколько температурных шкал, отличающихся выбором опорных ( реперных ) точек. В школе Цельсия интервал между точкой плавления льда и точкой кипения воды при нормальном давлении делится на сто равных долей – градусов Цельсия (0С). В шкале Фаренгейта за нуль принимается температура смеси льда и соли ( -320С), а точка кипения воды принимается за 212 градусов.
Третья шкала – это наиболее употребляемая в научной литературе абсолютная шкала температур. Физический смысл нулевой температуры в этой школе – полное отсутствие молекулярного движения.
Связь между температурными шкалами имеет вид:
Тс = (5/9)Ч(TF-32); TF=32+(9/5)ЧTc; Tc=t=Tk-273
1.3 Виды термометров.
1.3.1 Газовые термометры.
Наиболее строго требованию линейной и существенной зависимости от температуры отвечают параметры идеального газа – объём и давление. Поведение реального газа при небольших давлениях и достаточно высоких температурах практически не отличается от поведения идеального газа . При этой причине газовые температуры используются как эталонные, по ним градуируют и проверяют другие термометры.
Простейший газовый термометр может представлять собой запаянную с одной стороны трубку, в которой некоторая масса газа отделена от атмосферы капелькой ртути (рис.1). При нагревании газ расширяется, а его давление остаётся равным атмосферному. В соответствии с уравнением Клайперона-Менделеева объём и температура находятся в состоянии : v=(mR/мр)ЧT. Для конкретного термометра выражение в скобках играет роль постоянного коэффициента, зависящего от количества газа и от атмосферного давления.
Процедура измерения температуры газовым термометром сводится к тому, что его помещают в исследуемую среду, затем, дождавшись установления равновесия, определяют объём v и по графику T = f(v) находят Т. На практике часто линейка Л служит шкалой температур.
Похожие работы
... тип устройств характеризует высокая точность и надежность, возможность использования в системах автоматического контроля и регулирования параметра, в значительной мере определяющего ход технологического процесса в металлургических агрегатах. Сущность термоэлектрического метода заключается в возникновении ЭДС в проводнике, концы которого имеют различную температуру. Для того, чтобы измерить ...
... МПа, пределы измерений 0…1,6 МПа МС-П2 3 по месту Приборы в спецификации могут быть сгруппированы по позициям на схеме или по маркам. Часть 3. Современные системы управления производством. 1. Структура АСУ ТП. Характерной особенностью развития современной электронной промышленности является бурный рост, сопровождающийся столь же бурным снижением стоимости средств ...
... испытаний готовых изделий. Учитывая необходимость оптимизации стоимости изделия, следует находить разумный компромисс между объемом испытаний и эффективностью контроля изготовления изделий. 1. Объект испытаний · Термоэлектрические термометры Для измерения температуры в металлургии наиболее широкое распространение получили термоэлектрические термометры, работающие в интервале температур ...
... 61508;Х=Хвх+-Хо.с. и решив их совместно получим ур-е W=Wпр/(1+-Wпр*Wо.с.) Структурные методы широко используются в инженерной практике для характеристики процессов в элементах и системах автоматики Структурные схемы элементов автоматических систем формируются на основе совокупности ур-ий, которые связывают характеристики процесса с параметрами и начальными условиями этого процесса в сочетании с ...
0 комментариев