Calibrarea termocuplu

Trimite munca ta bună baza de cunoștințe cu ușurință. Foloseste formularul de mai jos

Elevii, studenții absolvenți, tineri oameni de știință, folosind baza de cunoștințe în studiile și munca lor va fi foarte recunoscător.

LABORATOR DE LUCRU № 208

Metal funcția de lucru de electroni

Electronii de conducție în metal sunt într-o mișcare de căldură dezordonat. Cei mai mulți electroni cu mișcare rapidă, care au o energie cinetică suficient de mare poate scăpa de metal la împrejurimi. Cu toate acestea, ei lucrează împotriva forței de atracție de sarcina pozitivă în exces care apar în metalul din cauza plecării lor și împotriva forțelor repulsive de electroni emise anterior aproape de formare conductorul electronic suprafața „nor“. Între gazul de electroni din metal și electronice „nor“ există un echilibru dinamic.

Munca pe care trebuie să fie angajate pentru a îndepărta electronul de metal într-un vid, se numește funcția de lucru. Funcția de lucru a electronilor se realizează prin reducerea energiei cinetice a acestora. Prin urmare, se înțelege că electronii se deplasează lent pentru a scăpa de metal nu se poate.

Lipsa de electroni într-un conductor de metal: și abundența lor în spațiul înconjurător, format ca urmare a plecării electronilor din metal apar doar într-un strat foarte subțire pe ambele părți ale suprafeței conductorului. Grosimea acestui strat este de mai multe distanțe interatomice în metal. În primă aproximație, putem presupune că suprafața este un metal și un strat dublu condensator electric astfel foarte subțire. Diferența de potențial între electrozii condensatorului depinde de munca Un electron din metal:

în cazul în care e - valoarea absolută a taxei de electroni.

Electronice, care zboară dincolo de metal trebuie să depășească retardare domeniul său electric al stratului dublu.

Caracterizând diferența de potențial câmp se numește potențialul de suprafață brusc, sau diferența de potențial de contact între metal și mediul înconjurător.

Funcția de lucru depinde de natura chimică a metalului și starea suprafeței sale; urme de contaminare cu umiditate și așa mai departe. schimba valoarea. Pentru metal pur, funcția de lucru variază de la câteva electron-volți.

Apariție a diferenței de potențial de contact dintre conductorii metalici în contact a fost descoperit la sfârșitul secolului al 18-lea fizicianul italian A. Volta. OH stabilit experimental următoarele două legi (legile Volta):

Diferența de potențial între capetele unui circuit format din conductori metalici conectate în serie sunt la aceeași temperatură, indiferent de compoziția chimică a conductoarelor intermediare. Acesta este egal cu diferența de potențial de contact care rezultă cu conductoare exterioare de conectare directă.

Teoria electronică clasică a conductivității metalelor posibile pentru a explica legile Volta și să găsească o expresie pentru diferența de potențial de contact.

Am găsit locul de muncă (A12), care trebuie să fie angajat la transferul unui electron din metal pe metal I 2.

Potențialul câmpului electrostatic, rezultă că valoarea muncii efectuate în timpul transferului unui electron de-a lungul unui traseu închis avsda este zero, adică Fig.1

Atunci când acest lucru a fost luat în considerare faptul că lucrează în modul în care CD-ul este zero, prin urmare,

„Minus“ semn în formula standuri pentru că atunci când A1> A2 <т.е. первый металл заряжается отрицательно, а второй - положительно. В формуле (3), как и во всех последующих формулах этой главы, е обозначает абсолютную величину заряда.

A doua cauză a diferenței de contact: potențialul între metale, și I 2 este asociat cu reprezentarea gazului de electroni din metale ca un gaz ideal. Presiune gaz ideal, așa cum este bine cunoscut este:

Formula (5) este o expresie matematică a primelor volți lege. Din moment ce arată că - aceasta depinde numai de temperatura si

natura chimică a metalelor în contact.

Pentru dovada a doua lege a Volta ia în considerare, de exemplu,

lanț format din patru conductori metalici conectate în serie (Fig.2). Să presupunem că temperatura este aceeași în toți conductorii.

Diferența de potențial între capetele lanțului este egală cu suma algebrică a potențialelor salturi în toate contactele:

Folosind ecuația (5), obținem:

sau - = - + ex. într-adevăr depinde de natura conductoarelor intermediare.

Estimăm ordinea celor doi termeni în formula (5). Deoarece A1 și A2 de lucru au diferite metale este în intervalul de la mai multe electron-volți, atunci # 63; 1c. Dacă se presupune că n0 este aproximativ egal cu numărul de atomi de metal închise într-un volum unitate, raportul se află în interiorul unității și # 63; 1. Prin urmare, al doilea termen din formula (5) este de ordinul:

Prin urmare, la temperatura camerei # 63; 0,03V, și anume "

Experiența arată că este aproape independentă de temperatură, în timp ce crește direct proporțional cu temperatura absolută (neglijând dependența de temperatură mai slabă).

Fenomenul termoelectric (efectul Seebeck)

Să considerăm un circuit închis alcătuit din doi conductori metalici I și 2 (Figura 3).

electromotoare aplicată lanțului, egală cu suma algebrică a tuturor salturi potențiale:

Dacă ambele joncțiuni de temperatură este aceeași, adică, Ta = Tb = T, pe baza ecuației (5) avem:

Într-un circuit închis format dintr-o multitudine de conductori metalici, în care toate joncțiunile sunt la aceeași temperatură, este imposibilă emergență a unei forțe electromotoare din cauza contactului doar una salturi potențiale.

Situația este diferită în cazul în care temperatura de joncțiune a și b sunt diferite, de exemplu, Ta> T b. Apoi, conform ecuației (5)

unde =. Valoarea este o constantă care caracterizează proprietățile contactului dintre cele două metale.

În acest caz, într-un îmblăciu închis apare așa numitul termen de forță electromotoare este direct proporțională cu diferența de temperatură dintre cele două intersecții. Datorită forței de curent thermoelectromotive apărut este generată într-un astfel de circuit, a cărui direcție atunci când N01

Termocuplului „fenomene Thermoelectric în metale este acum utilizat pe scară largă în principal pentru măsurarea temperaturii. În acest scop, sunt termocuple sau termocuplu uzate. reprezentând două fire realizate din diferite metale sau aliaje cu o valoare cunoscută a coeficientului în ecuația (6). Capetele acestor fire sunt sudate (Fig. 4). Un nod de plasat într-un mediu care au nevoie de temperatura T1, iar a doua măsură - într-un mediu cunoscut cu T2 temperatură constantă (de exemplu, într-un vas Dewar cu gheață umedă). Termocuplele au mai multe avantaje fata de termometre conventionale: acestea permit să se măsoare temperatura într-o gamă largă de la zeci la mii de grade la scară absolută. Termocuplurile au o sensibilitate ridicată și, astfel, permite să se măsoare diferențele de temperatură foarte mici (până 10-6gradusa). Astfel, fierul termocuplu - constantan sunt utilizate pentru măsurarea temperaturii până la 500 ° C și au o sensibilitate de 5,3 * 10-5 in / deg „Thermocouples platina - platina (90% platina si 10% rodiu) au o sensibilitate de 10-06 iunie / ° C și sunt utilizate pentru a măsura temperaturi de la cea mai mică la mii de grade.

Cu ajutorul termocuplului nu se poate măsura numai temperatura, dar, de asemenea, pentru a monitoriza schimbările în timp. Abilitatea de galvanometru stabilit la o distanță considerabilă de termocuplu; poate fi aplicat cu succes în termocuplul de control și dispozitive automate (termostate etc.).

conexiunile lor seriale utilizate pentru a crește sensibilitatea termocuple numit thermobatteries sau termofile.

efect Peltier. Prin trecerea unui curent electric printr-un circuit format din două metale diferite sudate între ele, nu este numai încălzirea lor în separarea consecință a căldurii Joule, dar de asemenea, eliberarea de căldură suplimentară într-una din intersecții, în timp ce cealaltă joncțiune este răcită (Figura 5.). Dacă direcția curentului electric coincide cu direcția termoelectric Ta cu condiția aparute> Tb (3), joncțiunea este încălzită și folosită ca joncțiunii de răcire. Când direcția curentului electric este inversată joncțiune b este răcit și o joncțiune încălzită. Acest efect Peltier a fost descoperit în 1834 și se numește efect Peltier

efect Peltier precum și apariția EMF termoelectric, este asociat cu apariția diferenței de potențial de contact la interfața dintre cele două metale. Să presupunem că suda de metal este încărcată negativ, iar metalul 2 al joncțiunii - pozitiv. Apoi, când direcția curentului prezentat în Fig. 5, electronii în mișcare joncțiune în direcția 1, 2 sunt testate pentru accelerarea suplimentară de contact câmp electric. Energia cinetică a electronilor crește în detrimentul energiei interne a sudurii. Prin urmare, energia internă a sudurii este redusă, iar temperatura sa scade. Fenomenul are loc joncțiunea inversă b - se extinde prin aceasta, în direcția 2 ianuarie electronii sunt încetinite de expunerea de câmp electric. În același timp, ei renunță la o parte din energia lor, spayu utilizată, temperatura crește. Este evident că joncțiunea atunci când direcția actuală este inversată va fi încălzită, iar intersecția dintre b - rece.

Peltier; Puteți utiliza dispozitivul pentru răcitorul de lichid. Cu toate acestea, eficiența unei astfel de mașini, bazată pe efectul Peltier din metale este foarte mică. În mod semnificativ, acesta este un dispozitiv de răcire cu semiconductori mai economice.

Utilizarea unui termocuplu pentru detectarea temperaturii poate fi cazul, dacă dependența care rezultă în ea forță thermoelectromotive (emf termică) Em din diferența de temperatură dintre contactele sale (intersecții). termoelectrică este legată de jt termoelectric conform formulei legea lui Ohm:

r- unde rezistența internă a termocuplului și

rezistența la R0- a circuitului, care este închis cu cuptorul.

Conform ecuației (6) ET = * T,

totuși * T = JT * R, = numeric termo termoelement sensibil la emf la diferență de temperatură de joncțiune de un grad.

dacă R = r + R0 este o constantă.

galvanometru oglindă G-

Rsh- rezistență constantă (pe panoul frontal setări nu sunt afișate), - șunt galvanometru;

și, - joncțiuni termocuplu: A - Dewar vas umplut cu apă la temperatura ambiantă: B - becul, umplut cu apă, se încălzește la punctul de fierbere; Prin - comutator

Determinat experimental în funcție de ET și, prin urmare? joncțiuni JT ale termofilă o diferență de temperatură se numește clasificare termocuplu.

Termocuplu Calibrarea se reduce la următoarele: menținerea acesteia joncțiunea termocuplului în timpul experimentului, la aceeași temperatură, iar cealaltă joncțiunea este adus în contact cu mediul, din care temperatura poate fi schimbat; scrie detectarea sensibilitate galvanometrului termoelectric -Jt. care corespunde diferenței de temperatură joncțiune termocuplu .Stroyat curba de calibrare prin reprezentarea grafică a valorilor de pe axa abscisă. iar axa verticală - valorile corespunzătoare ale Jt.

Termocuplu Calibrarea se poate face prin setarea (Figura 6)

Măsurătorile se efectuează în următoarea ordine.

Se încălzește pe o apă arzător în balon la reflux. Soba de rețea comutată cu o tensiune de 220.

Titularul de termocupluri și fire termocuple pentru a ridica cât mai mult posibil prin eliberarea șurubului de fixare. Puneți vasul a fost încălzit cu apă sub joncțiunea dreapta. Eliberați cu grijă suportul joncțiunii cu termometre au fost scufundate în apă.

joncțiunii dreapta - apa încălzită în balon;

Joncțiunea din stânga - în apă, la temperatura camerei, în Dewar.

Activați dispozitivul de iluminat în oglindă galvanometru în rețea, cu o tensiune de 220 de volți.

Determinate de termometru stânga joncțiune termocuplu (rece) t00s de temperatură, care este invariabilă în timpul experimentului.

K. activare

6. Se determină 5-6 citiri pointer lumina sootvetctvuyuschih temperaturi diferite galvanometru n dreapta (în diviziuni la scară) (răcirea la cald) joncțiune t (aproximativ la fiecare 10 °). Pentru a coborî rapid temperatura joncțiunii fierbinte a apei calde într-un balon rece care urmează să fie diluat. Rezultatele măsurătorilor sunt înregistrate în tabelul 2.

măsurare 7.Zakonchiv, dispozitivul de iluminare de pe oglinda galvanometru.

8. Pe baza datelor experimentale pentru a construi curba de calibrare care exprimă relația n = f (), adică trasarea pe abscisă valorile diferenței de temperatură între intersecții. iar axa verticală - corespunzătoare citirile galvanometru n, proporțională cu curentul termic.