Лабы / Лаб№6
.doc
Лабораторная работа №6
Измерение температуры электрическими
контактными термометрами.
Студентов 1 курса,
7 группы,
Географического факультета
Синкевич Екатерины
Шелюто Артема
Сидоренко Александра
Цель работы: проградуировать металлический и полупроводниковый термометры сопротивления и термоэлектрические термометры.
Оборудование и принадлежности: установка для проведения измерений температуры.
Схема установки.
3 4 5 6 7
2
8 1
Рис.1
Описание установки
Экспериментальная установка состоит из нагревателя 1 (в стакане с водой 2), в который вставлены пять электрических термометров: образцовый термометр 3, металлический термометр сопротивления 4, полупроводниковый термометр сопротивления 5, термопары типа ТХА 6 и ТХК 7, измеряемые сигналы которых поступают в измерительный прибор. Нагреватель 1 и стакан с водой 2, температура которой измеряется пятью различными термометрами, закреплены на платформе. Измерительный прибор инициирует последовательно результаты измеренных сигналов от каждого термометра (верхнее табло) и номер термометра (нижнее табло). Цикл измерения длится 1 минуту. Единицы измерения образцового термометра – [0С], термометров сопротивления – [Ом], термопар - [мВ].
Рабочие формулы:
=(R/t)/R0 = (R100–R0)/100R0 [K-1],
R100 и R0 – значения сопротивления, определяемые в точке кипения и в точке замерзания воды, [Ом]
- линейный температурный коэффициент сопротивления;
R2 = R1exp b(1/T2 – 1/T1)
R2 и R1 – значения сопротивления, [Ом]
b – постоянная величина, зависящая от материала
Т1 - эталонной температуре, [K]
Т2 - при абсолютной температуре, [K]
Е = кТ [мВ]
Е - т.э.д.с., [мВ]
к – коэффициент т.э.д.с., зависящий также и от уровня температуры, [мВ/К]
Таблица 1. Результаты измерений сопротивлений
|
Эталонный термометр Cо |
Полупроводниковый термометр сопротивления R1, Ом |
Металлический термометр сопротивления R2, Ом |
Термоэлектрические термометры
|
|
|
E1, мВ |
E2, мВ |
|||
|
80,8 |
89,1 |
131,0 |
2,27 |
3,77 |
|
78,7 |
94,4 |
130,7 |
2,17 |
3,61 |
|
76,2 |
100 |
129,8 |
2,1 |
3,47 |
|
74,3 |
105,5 |
129,0 |
1,99 |
3,31 |
|
72,0 |
110,8 |
128,4 |
1,91 |
3,18 |
|
70,7 |
116,1 |
127,7 |
1,84 |
3,07 |
|
68,9 |
121,2 |
127,0 |
1,79 |
2,97 |
|
67,2 |
126,3 |
126,2 |
1,72 |
2,85 |
|
65,6 |
131,2 |
125,7 |
1,67 |
2,76 |
|
64,5 |
136,0 |
125,1 |
1,62 |
2,68 |
|
63,5 |
140,7 |
124,7 |
1,57 |
2,58 |
|
62,5 |
145,0 |
124,2 |
1,52 |
2,51 |
|
61,0 |
149,4 |
123,8 |
1,46 |
2,42 |
|
59,9 |
154 |
123,5 |
1,42 |
2,35 |
|
59,0 |
158,1 |
123,2 |
1,37 |
2,28 |
|
58,0 |
162,6 |
122,7 |
1,34 |
2,21 |
|
57,0 |
166,8 |
122,4 |
1,29 |
2,15 |
|
56,0 |
171,0 |
122,2 |
1,26 |
2,08 |
|
55,5 |
174,9 |
121,8 |
1,23 |
2,02 |
|
54,3 |
179,0 |
121,4 |
1,2 |
1,98 |
|
53,8 |
182,9 |
121,1 |
1,15 |
1,91 |
|
53,1 |
186,9 |
120,9 |
1,13 |
1,87 |
|
52,2 |
190,7 |
120,7 |
1,1 |
1,87 |
|
51,6 |
194,5 |
120,4 |
1,06 |
1,74 |
|
51,0 |
198,4 |
120,2 |
1,04 |
1,71 |
|
50,2 |
202,0 |
119,9 |
1,01 |
1,64 |
|
49,7 |
206,0 |
119,6 |
0,97 |
1,59 |
|
49,0 |
209,6 |
119,6 |
0,97 |
1,56 |
|
48,6 |
212,9 |
119,3 |
0,92 |
1,52 |
|
48,0 |
216,4 |
119,1 |
0,9 |
1,49 |
|
47,4 |
219,9 |
119,0 |
0,88 |
1,44 |
|
47,0 |
223,1 |
118,7 |
0,84 |
1,41 |
|
46,5 |
226,4 |
118,5 |
0,84 |
1,36 |
|
46,0 |
229,6 |
118,3 |
0,82 |
1,31 |
|
45,5 |
234,3 |
118,2 |
0,77 |
1,27 |
|
44,9 |
237,0 |
117,9 |
0,75 |
1,24 |
|
44,6 |
240,4 |
117,9 |
0,74 |
1,21 |
|
44,0 |
243,5 |
117,5 |
0,71 |
1,18 |
|
43,6 |
246,6 |
117,3 |
0,69 |
1,16 |
|
43,1 |
249,7 |
117,3 |
0,68 |
1,13 |
|
42,8 |
252,7 |
117,1 |
0,67 |
1,09 |
|
42,4 |
255,6 |
116,8 |
0,65 |
1,06 |
|
41,9 |
258,5 |
116,8 |
0,64 |
1,04 |
|
41,6 |
261,3 |
116,6 |
0,61 |
1,01 |
|
41,2 |
264,2 |
116,5 |
0,58 |
0,96 |
|
40,9 |
267,0 |
116,4 |
0,58 |
0,94 |
|
40,6 |
269,8 |
116,3 |
0,57 |
0,91 |
|
40,3 |
272,7 |
116,0 |
0,54 |
0,89 |
|
39,9 |
275,4 |
115,9 |
0,52 |
0,87 |
|
39,6 |
278,2 |
115,8 |
0,51 |
0,85 |
R=R1 – R50= 131,0-115,9= 15,1 (Ом)
t = t1 – t50= 80,8-39,6=41,2(°С)
=15,1/41,2/115,9=0.00316 [K-1],
b=ln(278.2/89.1)/( 1/312.6-1/353.8)=3084.2(К)
k1=(2.27-0.51)/41.2=0.043 (мВ/°С)
k2=(3.77-0.85)/41.2=0.07(мВ/°С)
Физические выводы: при увеличении температуры, сопротивление проводников возрастает, а при уменьшении температуры сопротивление проводников уменьшается;
при увеличении температуры, сопротивление полупроводников уменьшается, а при уменьшении температуры сопротивление полупроводников увеличивается;
при увеличении температуры термоэлектродвижущая сила на спаях металлов (сплавов) увеличивается;
зависимости Rm(t),E(t)-линейные;
коэффициент α и β определяются характером материала, из которого изготовлен термометр;
коэффициент Т.Д.С. определяется характером материалов термопары, а также разностью абсолютных температур этих материалов.