5. Контрольні питання:

1. В чому заклечаються термоелектричні ефекти Зеєбека, Пельтьє і Томсона?

2. В яких технічних пристроях використовують ці ефекти?

3. Що таке термоелемент?

4. Поясніть принцип роботи напівпровідникового теплового насосу.

5. 5.Що характеризують холодильний та опалювальний коефіцієнти напівпровідникового теплового насосу?

6. Як регулюють холодо- та теплопродуктивність термоелектричних теплових насосів?

7. Перерахуйте переваги та області використання напівпровідникових теплових нагрівачів та охолоджувачів у сільськогосподарському виробництві.

8. Розкажіть про будову та принцип дії термоелектричного холодильника.

9. До чого призводить зміна напрямку протікання струму в термобатареї?

10. Від чого залежить ступінь зниження температури холодного спаю термобатареї?

11. Як залежить холодопродуктивність термоелектричного холодильника від сили струму що протікає через термобатарею?

Лабораторна робота № 3

Експериментальне визначення питомої електропровідності води

Мета роботи: освоєння методики експериментального визначення питомої електропровідності електролітів

1.Обсяг роботи

1.1 Виміряти питому електропровідність водопровідної води при кімнатній температурі.

1.2 Виміряти питому електропровідність водопровідної води при підвищенні температури близько 70 ... 80 ˚С.

1.3 Виміряти питому електропровідність водопровідної води при додаванні в неї солей.

2.Короткі теоретичні відомості

Вода - основа життя. Вона широко застосовується в побуті, промисловості, сільському господарстві.

Розрізняють воду атмосферну, воду з річок, морів і океанів, прісну і морську, звичайну і дистильовану, воду «срібную», кремнієву, озоновану та ін.

Вода характеризується багатьма властивостями, це: щільність, електропровідність, в'язкість, поверхневий натяг, діелектрична проникність, магнітна сприйнятливість, розчинення газів, швидкість розчинення солей і фазових переходів, швидкість звуку, теплопровідність, температури фазових переходів, швидкість хімічних реакцій та ін.

У сільськогосподарському виробництві застосовуються електричні водонагрівачі різної конструкції і принципів дій. У практиці великого поширення набули електродні водонагрівачі з паралельними або концентрично розміщеними електродами.

В електродних водонагрівачах вода нагрівається прямим способом - тепло виділяється при протіканні електричного струму через шар води між електродами.

Електричний опір води між електродами істотно впливає на процес прямого нагріву і залежить від площі електродів, відстані між ними, температури води, кількості солей, розчинених в ній і ряду інших чинників.

Найбільшим опором порядку 10⁴ Ом·м володіє дистильована вода вона практично не проводить електричний струм.

«Звичайна» вода містить в розчиненому вигляді солі та інші хімічні сполуки, молекули яких дисоціюють у воді на іони, додаючи їй іонну (електролітичну) провідність. Питомий електричний опір води залежить від концентрації солей і наближено може бути визначено за емпіричною формулою

(1)

де -питомий опір води при 20˚С, Ом•м; С - сумарна концентрація солей, мг/л.

Атмосферна вода містить розчинених солей не більше 50 мг/л, води річок - 500 ... 600 мг/л, підземні води - від 100 мг/л до кількох грамів на літр. Значення для води знаходяться в діапазоні (2 ... 10)•10⁴ Ом•см.

Електричний опір води залежить від температури. З її зростанням збільшується ступінь дисоціації молекул солей на іони і їх рухливість, внаслідок чого підвищується провідність, а опір знижується. Для будь-якої температури до початку помітного пароутворення питома електрична провідність води, (Ом•см)^-1, визначається лінійною залежністю

(2)

де - питома провідність води при 20˚С, =(0,1...0,5)•10^-3 Ом•м; α - температурний коефіцієнт провідності, 0,025 ... 0,035˚С^-1.

У технічних розрахунках зазвичай використовують питомий опір

(3)

і його спрощену залежність, при α = 0,025˚С ^-1.

(4)

При пароутворенні питомий опір води зростає. У розрахунках це враховується коефіцієнтом β, що залежать від тиску води і щільності струму:

, (5)

де - питомий опір суміші вода-пар: -питомий опір води без помітного пароутворення; a - постійна, рівна для води 0,925; k - величина, що залежить від тиску в котлі (для сільськогосподарських пароутворювачем k приймають рівним 1,5 см² /А) ; J - щільність струму на електродах, А/см2.

При нормальному тиску вплив пароутворення позначається при температурі вище 75 ⁰С. Для парових котлів коефіцієнт β досягає значення 1,5.