12.2. Термопара простая и дифференциальная

Термопарой называется простейшая термоэлектрическая цепь, состоящая из двух разнородных металлических проволок, спаянных между собой в двух точках и электрически изолированных друг от друга на всем ос­тальном протяжении.

Если один из спаев нагреть, а второй поддерживать при постоянной температуре, то в проводнике возникает электрический ток, который получил название термоэлектрический ток ТЭДС. Термопара, составленная из одной пары разнородных металлов, называется простой и служит для измерения температуры (рис.10, а). Дифференциальная термопара (рис10 ,б) состоит из двух совершенно одинаковых термопар, соединенных между собой одинаковыми проводниками. При нагревании спаев в точках T₁ и Т₂ будут развиваться электродвижущие силы. Причем если при нагревании рабочие спаи будут иметь одинаковые температуры, т.е. Т₁=Т₂, то и ЭДС Е₁ и E₂ будут равны.

Рисунок 10. Схемы термопар: а-простой; б-дифференциальной

Если спаи будут иметь неодинаковые температуры, то в цепи появятся разность ТЭДС и гальванометр, включенный в цепь, покажет отклонение от нулевого положения.

Недостатком дифференциальной термопары является то, что для записи одновременно температуры и разности температур необходимо применение простой термопары совместно с дифференциальной. В этих целях значи­тельно упрощает работу применение комбинированной термопары. Комбинированная термопара отличается от дифференциальной тем, что в ней одна из простых термопар, составляющая дифференциальную, используется для одновременного измерения температуры образца. Изготовление и принцип работы комбинированной термопары приводится при описании работы термической установки в разделе 12.3.

12.3. Установка для проведения дифференциального термического анализа (дта)

Принципиальная схема пирометрической установки для термических исследований показана на рис.11. В экспериментальной установке имеется блок держателя исследуемого образца и эталона, который устанавливается в печи. Печь питается от электросети. Скорость нагрева удобно регулируется с помощью автотрансформатора.

Чаще всего в ДТА используют комбинированную термопару. Последняя состоит из двух термопар соединенных одноименными концами проволоки и подключенных к прибору фиксирующему изменение в цепи ЭДС, образующейся при нагревании спаев термопар.

Рисунок 11. Принципиальная схема пирометрической установки

Один спай такой комбинированной термопары помещают в исследуемое вещество, а другой - в инертное (рис.11.). Инертное вещество не изменяется под влиянием тепла, но создает, с точки зрения теплопередачи, условия, почти тождественные испытуемому веществу.

Чаще всего в качестве инертного вещества используют оксид алюминия.

При одинаковой температуре горячих спаев в термопарах возникает ЭДС, которая взаимно компенсируется в дифференциальной термопаре, не вызывая отклонение стрелки гальванометра или каретки потенциометра. Если горячие спаи имеют различную температуру, то в цепи возникает некомпенсированный термоток.

По мере проведение процесса в анализируемом веществе температура повышается или понижается по сравнению с эталонным.