Звіт про роботу

1. Ознайомитись з приладами вимірювання температури, які додаються до лабораторної роботи (ртутний термометр, спиртовий термометр, термопара, термометр опору, пірометр, термометр на рідких кристалах).

2. Зарисувати (або вклеїти у звіт) схему термометра та зробити його опис, відмітивши:

а) фізичний принцип роботи термометра;

б) до якої групи термометр відноситься;

в) яка шкала вимірювання, застосована в даному термометрі;

г) рівномірність шкали вимірювання;

д) межі вимірювання температури;

ж) рекомендації до застосування.

3. Дати відповіді на контрольні запитання:

1. Які фізичні явища використовуються в термометрах?

2. У чому перевага безконтактних методів вимірювання температури над контактними?

3. Чому у ртутних термометрах покази температури після вимірювання зберігаються, а в спиртових ні?

4. Чому ртутні термометри використовують тільки для вимірювання позитивних температур?

5. Як вимірюють наднизькі температури?

ВІДОМОСТІ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

Термометри розширення

Фізичну властивість тіл змінювати свій об’єм в залежності від нагрівання широко використовують для вимірювання температури. Цей принцип покладено в основу будови рідинних скляних і механічних термометрів. Термометри цього типу з’явилися раніше інших приладів для вимірювання температури й слугували для створення перших температурних шкал.

В рідинних скляних термометрах, побудованих на принципі теплового розширення рідини в скляному резервуарі, в якості робочих речовин застосовують ртуть (Hg) і органічні рідини – етиловий спирт (C₂H₅OH), толуол (C₆H₅CH₃), пентан (C₅H₁₂) і ін. Найбільш поширеними є ртутні скляні термометри, які мають суттєві переваги порівняно із іншими, заповненими органічними рідинами: значно більший діапазон вимірювання температури при якому ртуть залишається рідкою, незмочування скла ртуттю, можливість заповнення термометра хімічно чистою ртуттю, завдяки легкості її отримання і т. ін. При нормальному абсолютному тиску ртуть знаходиться у рідкому стані при температурах від –39 (точка замерзання) до 357° С (точка кипіння) і має середній температурний коефіцієнт об’ємного розширення 1,8·10^-4 К^-1.

Скляні термометри з органічними заповнювачами у більшості випадків використовуються для вимірювання низьких температур в межах –190÷100°С. Основною перевагою цих заповнювачів є високий коефіцієнт об’ємного розширення, який дорівнює 1,13·10^-3 К^-1, що майже в 6 разів перевищує аналогічний параметр у ртуті.

До механічних термометрів відносять дилатометричні (стержньові) і біметалічні термометри, дія яких засновано на відносному видовжуванні під впливом температури двох твердих тіл, що мають суттєво різні температурні коефіцієнти лінійного розширення.

Дилатометричний термометр (рис. 1.2, а) має закриту з одного боку трубку 1, яку поміщають у вимірюване середовище. Трубка виготовляється з матеріалів, що мають великий коефіцієнт лінійного розширення (мідь, латунь, алюміній). У трубку вставляється стержень 2, яке прижимається до її днища важелем 3, скріпленим з пружиною 4. Циліндричний стержень виготовляється з матеріалів з малим коефіцієнтом розширення (з фарфору, кварцу або сплаву інвар). При вимірюванні температури трубка змінює свою довжину, що викликає переміщення у ній стержня, що зберігає постійний розмір і зв’язаний з важелем 3 зі стрілкою приладу.

Рис. 1.1. Типи ртутних термометрів.

а) – технічний; б) – лабораторний без нульової шкали.

1 – резервуар; 2 – капіляр: 3 – шкала; 4 – оболонка;

5 – нижня частина; 5 – пробка, залита гіпсом;

7 – додаткова шкала; 8 і 9 – розширення капіляра.

а) б)

Біметалічний термометр (рис. 1.2, б) складається з двох зігнутих і спаяних між собою металічних смужок, з яких смужка 1 має великий коефіцієнт лінійного розширення, а смужка 2 – малий. Така біметалічна пластинка змінює в залежності від температури ступінь свого згину, величина якого за допомогою тяги 3, важеля 4 та з’єднаної з ним стрілки вказується на шкалі приладу. При збільшенні температури біметалічна пластинка згинається у бік металу з меншим коефіцієнтом розширення.

Механічні термометри здебільшого використовуються в якості чутливих елементів у пристроях електричної сигналізації температури.

а) б)

Рис. 1.2. Механічні термометри.

а) – дилатометричний; б) – біметалічний.