БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра энергофизики

Г.М. Волохов, Н.А. Карбалевич,

А.Н. Костин

Изучение контактных методов измерения температуры

Методические указания к циклу лабораторных работ

для студентов 3 курса специальностей

Н.02.01.07 “Энергофизика” и Н.02.01.08 “Теплофизика”

МИНСК

2009

УДК 536.208.3(075.8)

ББК 22.36в6р.я73

В67

Р е ц е н з е н т ы:

кандидат физико-математических наук

доцент Н. А. Поклонский,

кандидат физико-математических наук

доцент Г.Н. Сицко

Утверждено на заседании кафедры энергофизики БГУ

21 Февраля 2001 г., протокол № 6

Волохов Г.М.

В67 Изучение контактных методов измерения температуры: Метод. указания к циклу лабораторных работ для студентов 3 курса специальностей Н.02.01.07 “Энергофизика” и Н.02.01.08 “Теплофизика”/Г.М. Волохов, Н.А. Карбалевич, А.Н. Костин — Мн.: БГУ, 2001. — 28 с.

В пособии рассмотрены термоэлектрические явления: эффекты Зеебека и Пельтье, а также различные характеры зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры. Описана методика измерения температуры термопарами и термометрами сопротивления, их градуировка, а также метод определения коэффициента Пельтье.

УДК 536.208.3(075.8)

ББК 22.36в6р.я73

© Волохов Г.М., Карбалевич Н.А., Костин А.Н., 2001

© БГУ, 2001

Введение

Температура является важнейшим параметром теплотехнических систем, определяющим характер протекания многих тепловых процессов. Контроль и измерение температуры является важной задачей термометрии.

Методы измерения температуры можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные.

Действие контактных измерительных преобразователей температуры основано на использовании функциональных зависимостей параметров термометрического вещества от температуры.

К числу простейших измерителей температуры, которые применяются в исследовательской практике, относятся приборы механической группы, основанные на использовании теплового расширения газов или жидкостей. Действие термометров сопротивления основано на свойстве металлов и сплавов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Зависимость термоэлектродвижущей силы от разности температур холодного и горячего спаев термоэлектродов положено в основу измерения температуры при помощи термопар.

Контактные измерители температуры – термопары и термосопротивления – широко используются для измерения температур твердых, жидких и газообразных сред. Высокая точность и широкий интервал измеряемых температур позволяют использовать эти датчики при исследовании различных физических процессов и явлений.

Целью данных лабораторных работ является изучение явлений, положенных в основу контактных методов измерения температуры, градуировка термопар и термосопротивлений, а также изучение принципов работы датчиков температуры.

Часть I. Изучение эффектов пельтье и зеебека

1. Измерение температуры

Целью работы является изучение основных термоэлектрических явлений - эффектов Пельтье и Зеебека, а также градуировка термопар различного типа.

Температура - термодинамическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Определение температуры вещества производят посредством наблюдения за изменением физических свойств другого, так называемого термометрического вещества.

Трудности измерения температуры отчасти связаны со сложностью и многообразием физической сущности самого понятия температуры. Наиболее общее определение, вытекающее из второго начала термодинамики, сводится к пониманию температуры как меры приращения тепла dQ, отведенного (или переданного) от изолированной термодинамической системы в долях происходящего при этом изменения энтропии dS системы

. (1)

Для газообразных тел, согласно кинетической теории, средняя энергия поступательного движения молекул связана с температурой газа выражением

, (2)

где k =1,3810^-13 Дж/K (или 8,61710^-5 эВ/K) – постоянная Больцмана.