8.4. Измерение температуры воды

Для измерения температуры воды можно использовать две шкалы: термодинамическую, основанную на втором законе термодинамики, и международную, построенную на ряде постоянных, легко воспроизводимых точек плавления и кипения химически чистых веществ. Единицей измерения температуры в термодинамической шкале является градус Кельвина, а в международной шкале – градус Цельсия.

Температуру измеряют с помощью термометров – приборов, преобразующих температуру в величину, которая может быть зафиксирована, или преобразована в сигнал, являющийся известной функцией температуры. Наибольшее распространение получили термометры расширения, сопро­тивления и термоэлектрические.

Термометры расширения построены на принципе изменения объема жидкости (жидкостные) или линейных размеров твердых тел (биметал­лические).

Термометры сопротивления основаны на изменении электрического сопротивления проводников или полупроводников при изменении их температуры. Термометр сопротивления состоит из термопреобразователя (терморезистора), защитного чехла и соединительной головки. Чувствительный элемент такого термометра представляет собой обмотку на теплостойком изо­ляционном каркасе из тонкой медной, платиновой, вольфрамовой или молибденовой проволоки (рис. 22).

Рис. 22 . Термометр сопротивления

В платиновых сопротивлениях чувствительный элемент представляет собой платиновую спираль 5, расположенную в фарфоровой трубке 4, заполненной керамическим по­рошком, который одновременно изолирует и поддерживает спираль. К концам спирали припаяны провода 1. С торцов трубка закрыта пробками 2 и 6. В некоторых случаях применяют полупроводниковые терморе­зисторы разных марок [30]. Их изготавливают из окислов различных металлов с добавками. В комплекте с термометрами сопротивления в качестве вторичных приборов обычно применяют электронные равновес­ные мосты.

Термоэлектрическим термометром называется термопара, снабжен­ная защитной арматурой. Принцип работы термопары заключается в следующем. Если составить замкнутую цепь из двух разнородных проводников А и В и нагреть ее спай 1, то в цепи возникнет элект­рический ток, пропорциональный температуре (рис. 23).

Рис. 23 . Термопара

9. Определение косвенных показателей качества природных и сточных вод

9.1. Кондуктометрический анализ

Кондуктометрический анализ применяется для измерения концент­рации растворов электролитов по их удельной электропроводности. Электропроводность - это величина, обратная электрическому сопро­тивлению проводника. Она зависит от концентрации растворенных в воде веществ и температуры. Между удельной электропроводностью и концентрацией растворенных веществ зависимость близка линейной. Поэтому используя измерение электропроводности, можно определить концентрацию однокомпонентного раствора, а для воды - ее солесодержание. Приборы, с помощью которых кондуктометрическим методом определяют содержание солей в воде, называют кондуктометрическими концентратомерами, иногда солемерами.

Для измерения электропроводности используются электролитичес­кие ячейки, состоящие из двух электродов, установленных на рассто­янии L друг от друга в сосуде с контролируемой жидкостью. Если площадь электродов S, а удельная электрическая проводимость жид­кости X, то сопротивление электролитической ячейки равно:

.

Для каждой конструкции ячейки:

Следовательно, .

Величина К называется постоянной ячейки.

Измеритель электропроводности - кондуктометр обычно сос­тоит из датчика с электродной системой, преобразователя и вторич­ного прибора. Для автоматического определения содержания солей наиболее удобным является солемер конструкции ЦКТИ. Его датчик (рис.24) состоит из двух цилиндров 1 и 2, которые являются электродами. Между ними протекает контролируемая жидкость. Во внутреннем ци­линдре 2 помещен патрон 3 электрического термометра сопротивления. Цилиндры изолированы друг от друга эбонитовым дном 4 и такой же крышкой 5, через которую выпущены провода цилиндров и термометров.

Рис.24 . Датчик автоматического солемера

Содержание солей определяется в зависимости от электропроводности и температуры, а измерение электропроводности практически сводится к измерению сопротивления слоя проточной веды между цилиндрами 1 и 2.