Методички по молек физике 1 курс - Преподаватели 1-го курса / Термометрия

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

Кафедра экспериментальной физики

Лабораторная работа № 1

ТЕРМОМЕТРИЯ.

ГРАДУИРОВКА ТЕРМОПАР

Симферополь 2002

ТЕРМОМЕТРИЯ. ГРАДУИРОВКА ТЕРМОПАР

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: термопара, милливольтметр, электрическая цепь, тигли, вода, олово, висмут, свинец.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

Современная термометрия основана на шкале идеального газа, устанавливаемой с помощью газового термометра. Термометрическим веществом в нем служит идеальный газ, а термометрической величиной - давление при неизменном объеме. Значение газового термометра состоит в том, что он является первичным инструментом для измерения температуры. Вторичные термометры, действие которых основано на использовании других термометрических величин, градуируются либо по газовому термометру, либо по реперным точкам, таким как температура кипения воды при нормальном давлении, тройная точка водорода, температура плавления золота и т.д. Численные значения температур ряда реперных точек, определенные с помощью газового термометра, положены в основу Международной практической шкалы температур (МПТШ).

Важным видом вторичных термометров являются термопары. В них используется явление Зеебека. Оно заключается в том, что если составить цепь из двух разнородных проводников, спаянных на концах, то в такой цепи появляется электродвижущая сила (называемая термоэлектродвижущей силой), зависящая от разности температур и спаев А и В. Если разность температур невелика, то есть , то величина термо-э.д.с. E пропорциональна разности температур:

(1)

где C - постоянная величина для данной термопары. К наиболее часто применяемым термопарам относятся: платина - платинородий, железо - константан, хромель-алюмель и др. Диапазон измеряемых термопарами температур составляет от - 200 до +2000 .

Для измерения термо-э.д.с. в цепь термопары включается милливольтметр. Возможные схемы включения показаны на рис. 1 а, 1 б и 1 в. В случае:

а) свободный спай A приводится в контакт с телом, температура которого измеряется, а подключаемые к прибору концы проводников имеют электрический контакт через внутреннее сопротивление прибора и их температура равна температуре окружающей среды.

б) свободны оба спая. Один из них приводится в тепловой контакт с исследуемым телом, а другой поддерживается при определенной температуре (обычно его помещают в тающий лед).

в) свободны оба спая. Один из них, как и в случае 1.б приводится в тепловой контакт с исследуемым телом, а другой поддерживается при определенной температуре. Милливольтметр включается в разрыв цепи.

СХЕМА УСТАНОВКИ

Установка для градуировки термопары представлена на Рис.2. Для нагревания свинца, висмута и олова, находящихся в тиглях 2 служит электроплитка 1.. Термопара 3 подключается к милливольтметру 4. Контрольный спай В термопары помещается в стакан 5, в который помещаются лед или кипящая вода. Перемещение тиглей производится пинцетом 6.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Для градуировки термопары используется схема включения, изображенная на (рис.1в). Свободный спай термопары последовательно помещается в кипящую воду, расплав олова, расплав висмута и расплав свинца. Показания прибора снимаются при температуре отвердевания расплавов.

Установление температуры отвердевания фиксируется на основании того, что в процессе отвердевания температура не меняется.

По измеренным значениям термо-э.д.с. и известным из справочников значениям температуры кипения воды и плавления олова, висмута и свинца строится зависимость термо-э.д.с. от разности температур спаев. При всех этих температурах вычисляется по формуле (1) постоянная термопары С.

Температура кипения воды равна 100 ⁰С при нормальном атмосферном давлении. При других значения атмосферного давления она находится из таблиц.

ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ НЕОБОДИМО ЗНАТЬ ПРИ

ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ

1. Тепловое равновесие. Термометрическое вещество и термометрическая величина. Газовая шкала температур. Газовый термометр.

2. Температурные шкалы. Перевод температур из одной шкалы в другую.

3. Основные виды термометров.

4. Измерение высоких и низких температур.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.К. Кикоин, И.К.Кикоин. Молекулярная физика.- М.:Наука, 1976.

2. А.С.Енохович. Справочник по физике.-М.: Просвещение, 1978.

2