25 Приборы для измерения вакуума.

Измерение вакуума, т.е. измерение давления разреженного газа, про­изводится с помощью вакуумметров. По принципу действия вакууммет­ры разделяются на следующие типы:

1. Жидкостные вакуумметры, включающие:

• U-образные приборы давления;

• компрессионные приборы давления.

2. Деформационные вакуумметры, включающие:

• пружинные вакуумметры;

• мембранные вакуумметры;

• сильфонные вакуумметры.

3. Теплоэлектрические вакуумметры, включающие:

• термопарные вакуумметры;

• вакуумметры сопротивления.

4. Электроразрядные вакуумметры, включающие:

• ионизационные вакуумметры;

• магнетронные ионизационные вакуумметры;

• магнитные электроразрядные вакуумметры.

Жидкостные U-образные приборы давления используются для изме­рения давления от 0,1 МПа до 500 Па.

Теплоэлектрические вакуумметры применяются для измерения дав­ления в диапазоне от 70 до 0,13 Па. Их действие основано на зависимости теплопроводности ограниченного слоя разреженного газа от давления. Чувствительным элементом теплоэлектрического вакуумметра является тонкая металлическая нить накала, размещаемая в стеклянном баллоне, ку­да подводится измеряемое давление. Нить нагревается электрическим то­ком и охлаждается разреженной средой. Выделяемая нитью джоулева теп­лота частично отводится в результате теплопроводности материала через концы нити, частично рассеивается ее поверхностью в результа­те радиационного теплообмена, частично отводится газом. Тепловой поток отводимый газом прямо пропор­ционален давлению С уменьшением давления Р тепловой поток, отводимый газом, уменьшается и при Р<0,13 Па достигает столь малого значения, что им можно пренебречь. Значение Р=0,13 Па является нижним пределом измерения прибора. Различают 2 метода работы теплового вакуумметра: метод постоян­ной температуры нити и метод постоянного тока. Измеряемое давление определяется в первом методе по току накала, во втором методе - по темпе­ратуре нити.

Ионизационные электроразрядные вакуумметры позволяют произво­дить измерение давления от 0,1 до 7*10⁶ Па. Их действие основано на ис­пользовании зависимости ионного тока от давления. Достоинством электроразрядного вакуумметра является простая электрическая схема включения вакуумметрической лампы. Недостатками магнитного электроразрядного вакуумметра являются сравнительно узкий диапазон измеряемого давления и линейность разрядного тока и давления не во всем диапазоне измеряемо­го давления.

26 Измерение температуры. Контактный и бесконтактный способы. Стоградусная и термодинамическая шкалы измерений.

Непосредственно измерить температуру тела невозможно. Температура измеряется косвенным путем с использованием температурной зависимости какого-либо физического свойства термометрического тела.

Способ измерения температуры, при котором измеряемая температура тела определяется по совпадающей с ней температуре термометрического тела, называется контактным способом измерения температуры.

Температуру, измеряемую термометром, шкала которого построена на допущении линейной температурной зависимости термометрических свойств какого-либо тела, называют условной температурой, а шкалу - условной температурной шкалой. Примером условной температурной шкалы является известная стоградусная шкала Цельсия. В ней принят линейный закон температурного расширения ртути, а в качестве основных точек шкалы используются точка таяния льда (0°С) и точка кипения воды (100°С) при нормальном давлении.

Термодинамическая температурная шкала, предложенная Кельвином, основана на втором законе термодинамики и не зависит от термометрических свойств тела. Построение шкалы опирается на следующие положения термодинамики: если в прямом обратимом цикле Карно к рабочему телу подводится теплота Q₁ от источника с высокой температурой T₁ и отводится теплота Q₂ к источнику с низкой температурой Т₂, то отношение T₁/ Т₂ равно отношению Q₁/Q₂ независимо от природы рабочего тела. Эта зависимость позволяет построить шкалу, опираясь только на одну постоянную или реперную точку с температурой Т₀. Пусть температура источников теплоты Т₂=Т₀, a T₁=T, причем Т неизвестна. Если между этими источниками осуществить прямой обратимый цикл Карно и измерить количество подводимой Q₁ и отводимой Q₂ теплоты, то неизвестную температуру можно определить по формуле

В качестве единственной реперной точки для Международной термодинамической температурной шкалы принята тройная точка воды, и ей присвоено значение температуры 273,16 К. Выбор этой точки объясняется тем, что она может быть воспроизведена с высокой точностью - погрешность не превысит 0,0001 К, что значительно меньше погрешности воспроизведения точек таяния льда и кипения воды.

Международная практическая температурная шкала МПТШ-68 (1968 - год принятия шкалы). Эта шкала устанавливает температуру в диапазоне от 13,81 К до 6300 К и максимально приближена к Международной термодинамической температурной шкале. Методика ее реализации базируется на основных реперных точках и на эталонных приборах, градуированных по этим точкам. МПТШ- 68 опирается на 11 основных реперных точек, представляющих собой определенное состояние фазового равновесия некоторых веществ, которым присвоено точное значение температуры.