Jednadžba stanja idealnog plina

omogućuje vam da snimite ili termometrijsku vrijednost p.bilo V.što se može mjeriti s velikom preciznošću.

Kako eksperimentiraju pokazuju, dovoljno rijetkih plinova vrlo je blizu savršenim. Stoga se mogu izravno uzeti kao termometrijsko tijelo.

Takav način dolaze u idealno opseg temperature gasa. Idealna temperatura plina je temperatura, koja se mjeri plinskim termometrom, ispunjenim rijetkim plinom. Prednost idealnog raspona temperature plina ispred svih ostalih empirijskih temperaturnih raspona je to što kao iskustvo pokazuje temperatura T.Definisana formulom (4), vrlo slabo ovisi o hemijskoj prirodi plina, koji je ispunjen rezervoar za plin. Čitanja raznih plinskih termometara prilikom mjerenja temperature istog tijela vrlo se malo razlikuju jedna od druge.

U praksi se termometar za plin obično implementira na sljedeći način: zapremina plina V. Podržana konstanta, tada je indikator temperature izmjereni tlak p..

Charles Zakon o referentnim mjestima u ovom slučaju pogledat će:

gde p. 1 - Pritisak neke mase plina blizu savršene, na taliranjem temperatura T. 1 ; r 2 - Pritisak na temperaturi vode u kipu T. 2 .

Stepen temperature po definiciji može se odabrati tako da razlika između navedenih temperatura je 100, tj.

Uspostavljen je iskusan način da pritisak r 2 u 1,3661 puta više od r jedan. Stoga za izračunavanje T. 2 I. T. 1 Imamo dvije jednadžbe: k i. Rešenje im daje T. 1 \u003d 273,15 K; T. 2 \u003d 373,15 K.

Da bi se utvrdila temperatura tijela, ona se dovodi u kontakt s plinskim termometrom i nakon uspostavljanja izmjerenog termičkog ravnoteže r Plin u termometru. U ovom slučaju, tjelesna temperatura određuje formulu

Slijedi to kada T.=0 r\u003d 0. Temperatura nulte tlaka idealan Gas, nazvan apsolutno nula, a temperatura izmjerena od apsolutne nule apsolutna je temperatura. Ovdje je uveden koncept apsolutne nulte temperature na temelju ekstrapolacije. U stvarnosti, kako se približavate apsolutno nula, uočava se sve uočljivije odstupanja od zakona idealnih gasova, plinovi počinju zbrajati. Strogi dokaz postojanja apsolutne nulte temperature temelji se na drugom principu termodinamike.

Kelvin skala

(Apsolutna termodinamička temperatura)

U C, temperaturna skala izračunata je u jednoj referentnoj tački, koja se uzima u trokrevetnom mjestu vode. U takozvanom apsolutnom termodinamičkoj skali temperatura ili Kelvin skale, pretpostavlja se da utvrdi da je temperatura ove tačke tačno 273.16 K.

Takav izbor numeričke vrijednosti vrši se tako da jaz između normalnih tališta leda i kipuće vode s najvećom mogućom tačnošću iznosi 100 k, ako koristite plinski termometar sa savršenim plinom. To uspostavlja kontinuitet Kelvin skale s prethodno korištenim skalom sa dvije referentne točke. Mjerenja su pokazala da temperature normalnih topljenja leda i kipuće vode u opisanoj skali su otprilike 273,15 i 373,15.

Stoga temperaturna vaga definirana na ovaj način ne ovisi o pojedinim svojstvima termometrijske tvari.

Apsolutna termodinamička temperatura T., broje se na ovoj skali, mjerila je intenziteta haotičnog kretanja molekula i monotonska je funkcija unutarnje energije. Za savršen plin izravno povezan sa unutrašnjom energijom ().

Naziv "Termodinamički" primio je jer se može u potpunosti ukloniti iz čisto termodinamičkih proračuna na osnovu drugog starta termodinamike.

Apsolutna termodinamička skala je glavna temperatura u fizici. U temperaturnom opsegu gdje je pogodan plinski termometar, ova skala se praktično ne razlikuje od idealnog temperaturnog sloja za plin.

Celzijus temperatura skale ( t., ) povezano sa T. (u k) jednakost

I K.

Vrste termometra

Temperatura se ne može meriti direktno. Stoga se efekti termometra temelje na različitim fizičkim tekućinama ovisnim o temperaturi: na toplinskom širenju tečnosti, gasova i čvrstim tijelima, promjena tlaka plina ili zasićene pare, električne osjetljivosti, itd.

Glavni čvorovi svih uređaja za mjerenje temperature su osjetljiv element u kojem se provodi termometrijska nekretnina, a mjerni uređaj povezan s njom (manometar, potenciometar, mjerni most, mazemetri, itd.).

Standard moderne termometrije je trajni plinski termometar (termometrijska vrijednost je pritisak). Korištenje plinskih termometra, temperatura se mjeri u širokom rasponu: od 4 do 1000 K. plinskih termometara obično se koriste kao primarni uređaji za koje se koriste sekundarni termometri koji se koriste direktno u eksperimente koriste.

Tečni termometri, otporni termometri i termokoboksi (termokoboksi) bili su najčešći iz sekundarnih termometra.

U tečnim termometrima, termometrijsko tijelo, u pravilu, je živa ili etil alkohol. Obično se tečni termometri koriste u temperaturnom rasponu od 125 do 900 K. Donja granica izmjerenih temperatura određuje se svojstvima tečnosti, gornjim - svojstvima kapilarskih čaša.

	U termometrima otpora, termometrijsko tijelo je metal ili poluvodič, što se otpornost mijenja temperaturom. Promjena otpornosti na temperaturu mjeri se korištenjem modskih krugova (vidi Sl.). Termometri otpornosti na metal koriste se u temperaturnom rasponu od 70 do 1300 k, od poluvodiča (termistora) - u rasponu od 150 do 400 k, a ugljik - na temperature tečnog helijuma.
	Termometri zasnovani na termoeleksama dobivenim raširenim u mjerenjima temperature. Termometrijsko tijelo ovdje poslužuje dva razmaka raznolikog metala. Ako su dva provodnika povezana prema shemi (vidi Sl.), Tada će voltmetar u lancu registrirati napon, važeći

Što je proporcionalno razliku u temperaturi banje 1 i 2. Ako se temperatura jednog od polaska održava konstantna, tada će svjedočenje voltmetra ovisiti samo o temperaturi drugog raduje. Takvi su termometri posebno prikladno korišteni u polju visokih temperatura - oko 700-2300 K.

Na vrlo visokim temperaturama materijali se rastopljeni i vrste termometra nisu primjenjivi. U ovom slučaju, samo tijelo se uzima kao termometrijsko tijelo, od čije se temperatura mora mjeriti, a elektromagnetska energija zrače kao termometrijska vrijednost. Prema dobro poznatim zakonima o zračenju, zaključite o tjelesnoj temperaturi. Međunarodni odbor mjera i vaga uspostavio je termodinamičku skalu na temperaturama iznad 1064 precizno na osnovu zakona o zračenju. Instrumenti sa kojima se mjeri energija zračenja nazivaju se pirometri.

Na vrlo niskoj temperaturi ("1k), konvencionalne metode mjerenja temperature ne mogu se koristiti jer se izravnavanje temperatura tokom kontakta događa vrlo sporo i, osim toga, konvencionalne termometrijske vrijednosti postaju neprikladne (na primjer, pritisak plina postaje vrlo mali, Otpor je gotovo neovisan o temperaturi). Pod ovim uvjetima, samo tijelo se uzima i kao termometrijsko tijelo, a kao termometrijska vrijednost - karakteristike njegovih svojstava, na primjer, magnetni.

Termometar je uređaj dizajniran za mjerenje temperature tečnosti, gasovitog ili čvrstog medija. Izumi prvog uređaja za mjerenje temperature je Galileo Galilej. Naziv uređaja sa grčkog jezika prevedeno je kao "mjerna toplina". Prvi prototip Galileeja bio je značajno razlikovan od modernog. U poznatijem obliku, uređaj se pojavio više od 200 godina kasnije, kada je švedski Celzijusov fizičar preuzeo za proučavanje ovog pitanja. Razvio je sistem mjerenja temperature dijeljenjem termometra na skali od 0 do 100. U čast fizike, nivo temperature mjeri se u stupnjevima Celzijusa.

Sorte na principu akcije

Iako je izum prvih termometra prošao više od 400 godina, ovi uređaji i dalje se i dalje poboljšavaju. S tim u vezi, pojavljuju se svi novi uređaji zasnovani na prethodno korištenim principima djelovanja.

Ovo su trenutno lokalni termometri:

• Tečnost.
• Gas.
• Mehanički.
• Električni.
• Termoelektrični.
• Vlakna optika.
• Infracrveni.

Tečnost

Termometri pripadaju prvim instrumentima. Rade na principu širenja tečnosti prilikom promjene temperature. Kad se tečnost zagrije - proširuje se, a kada se ohladi, komprimiran je. Sam uređaj sastoji se od vrlo tankog staklene tikvice napunjene tečnom supstancom. Tikvica se primjenjuje na vertikalnu skali izrađenu u obliku ravnala. Temperatura izmjerenog medija jednaka je podjeli na skali na koju nivo tečnosti ukazuje u tikvicu. Ovi su uređaji vrlo precizni. Njihova greška rijetko je veća od 0,1 stepen. U raznim dizajnom tečni uređaji mogu mjeriti temperaturu na +600 stepeni. Njihov nedostatak je da kada se padovi za bojle mogu slomiti.

Gas

Radite na isti način kao i tečno, samo su im tikvice ispunjene inertnim plinom. Zbog činjenice da se plin koristi kao punilo, raspon mjerenja se povećava. Takav termometar može pokazati maksimalnu temperaturu u rasponu od +271 do +1000 stepeni. Ovi se uređaji obično koriste za uklanjanje temperature različitih vrućih tvari.

Mehanički

Termometar radi na principu deformacije metalne spirale. Takvi su uređaji opremljeni strelicom. Oni izvana liči na malo strelca. Takvi se uređaji koriste na instrumentnoj ploči automobila i raznim posebnim opremom. Glavna prednost mehaničkih termometra u njihovoj snazi. Ne plaše se potresa ili šoka, kao staklenih modela.

Električni

Uređaji rade na fizičkom principu promjene nivoa otpornosti dirigenta na različitim temperaturama. Vrući metal, otpor na prijenos električne struje iznad. Raspon osjetljivosti elektrotermometra ovisi o metalu koji se koristi kao dirigent. Za bakar se kreće od -50 do +180 stepeni. Skuplje modeli na platini mogu ukazivati \u200b\u200bna temperaturu od -200 do +750 stepeni. Takvi se uređaji koriste kao temperaturni senzori u proizvodnji i u laboratorijama.

Termoelektrični

Termometar ima 2 dirigenta u svom dizajnu, koji mjeri temperaturu na fizičkom principu, takozvani SEEBeck efekat. Takvi uređaji imaju širok raspon dimenzije od -100 do +2500 stepeni. Točnost termoelektričnih uređaja je oko 0,01 stepeni. Oni se mogu naći u industrijskoj proizvodnji kada su potrebne visoke temperature preko 1000 stepeni.

Vlakna optika

Napravljeno od vlakana. Ovo su vrlo osjetljivi senzori koji mogu mjeriti temperaturu do +400 stepeni. Istovremeno, njihova greška ne prelazi 0,1 stepen. Osnova takvog termometra je zategnuta vlakna koja se proteže ili komprimira kada se temperature promijene. Prolazeći kroz raj svjetlosti je refrakcija, što popravlja optički senzor koji uspoređuje refrakciju sa temperaturom okoline.

Infracrveni

Termometar ili pirometar, jedan je od najnovijih izuma. Imaju gornju dimenziju od +100 do +3000 stepeni. Za razliku od prethodnih sorti termometra, oni uklanjaju indikacije bez izravnog kontakta sa izmjerenom supstancom. Uređaj šalje infracrveni snop na izmjerenu površinu, a na malom ekranu prikazuje temperaturu. Istovremeno, tačnost se može razlikovati za nekoliko stupnjeva. Takvi se uređaji koriste za mjerenje nivoa zagrijavanja metalnih praznina, koje su u planini, kućište motora itd. Infracrveni termometri mogu pokazati otvorene temperature plamena. Takvi se uređaji koriste u desetinama različitih sfera.

Sorte za svrhu

Termometri se mogu svrstati u nekoliko grupa:

• Medicinski.
• Domaćinstvo za zrak.
• Kuhinja.
• Industrijski.

Medicinski termometar

Medicinski termometri se obično nazivaju termometri. Imaju nisku dimenziju. To je zbog činjenice da tjelesna temperatura žive osobe ne može biti ispod +29,5 i iznad +42 stepena.

Ovisno o izvršenju, medicinski uređaji su:

• Staklo.
• Digital.
• Bradavica.
• Dugme.
• Infracrveno uho.
• Infracrveni frontalni.

Staklo Termometri su prvi koji se koriste u medicinsku svrhu. Uređaji podataka su univerzalni. Obično su im tikvice ispunjene alkoholom. Ranije je Merkur korišten u takve svrhe. Takvi uređaji imaju jedan veliki nedostatak, naime potrebu za dugotrajnim čekanje za prikazivanje stvarne tjelesne temperature. Tokom performanse pazuha, dužina čekanja je najmanje 5 minuta.

Digitalan Termometri imaju mali ekran, na kojem se izvede tjelesna temperatura. Oni mogu pokazati točne podatke nakon 30-60 sekundi od trenutka mjerenja. Kada termometar primi krajnju temperaturu, stvara zvučni signal, nakon čega se može ukloniti. Ovi uređaji mogu raditi s greškom ako se ne uklapaju vrlo čvrsto prema tijelu. Postoje jeftini modeli elektroničkih termometra koji za uklanjaju svjedočenje za ne manje od stakla. Istovremeno, ne stvaraju zvučni signal za mjerenje.

Termometri bradavice Napravljeno posebno za malu djecu. Uređaj je pudera, koji je umetnut u usta bebe. Obično se takvi modeli nakon mjerenja dovršava, muzički signal se hrani. Točnost uređaja je 0,1 stepeni. U slučaju da beba počinje disati kroz usta ili plakati, odstupanje od stvarne temperature može biti neophodno. Trajanje mjerenja je 3-5 minuta.

Termometri gumbe Primjenjujte i za djecu prema dobi do tri godine. U obliku, takvi uređaji nalikuju gumb za dopisnju, koji se postavlja rektalno. Ovi uređaji brzo uklanjaju čitanja, ali imaju nisku tačnost.

Infracrveni uhous Termimetar čita temperaturu iz bubne. Takav uređaj može ukloniti mjerenja u samo 2-4 sekunde. Opremljen je i digitalnim prikazom i radi na radu. Ovaj uređaj ima pozadinsko osvetljenje kako bi se olakšao uvođenje u uho. Uređaji su pogodni za mjerenje temperature u djece starijim od 3 godine i odraslih, jer dojenčad imaju previše tanko uši kantu, koji ne prolazi termometar.

Lobys infracrveni Termometri se jednostavno nanose na čelo. Rade na istom principu kao i uho. Jedna od prednosti takvih uređaja je da mogu djelovati i beskontaktne na udaljenosti od 2,5 cm od kože. Dakle, uz pomoć, možete izmjeriti tjelesnu temperaturu djeteta, a da se ne probudite. Brzina rada frontalnih termometra je nekoliko sekundi.

Domaćinstvo za zrak

Termometri za domaćinstvo koriste se za mjerenje temperature zraka na ulici ili u zatvorenom prostoru. Obično se izrađuju u staklenoj verziji i ispune alkoholom ili žive. Obično je raspon njihovog mjerenja u ulici iznosi od -50 do +50 stepeni, a u sobi od 0 do +50 stepeni. Takvi se instrumenti često mogu naći u obliku nakita za unutrašnjost ili magnet za frižider.

Kuhinja

Kuhinjski termometri dizajnirani su za mjerenje temperature raznih jela i sastojaka. Mogu biti mehanički, električni ili tečni. Koriste se u slučajevima kada je potrebno strogo kontrolirati temperaturu recepta, na primjer, prilikom kuhanja karamela. Obično su takvi uređaji uključeni u zatvorenu cijev za pohranu.

Industrijski

Industrijski termometri dizajnirani su za mjerenje temperature u raznim sistemima. Obično su uređaji za mehaničke vrste sa strelicom. Oni se mogu vidjeti u autoputima opskrbe vodom i plinom. Industrijski modeli su električni, infracrveni, mehanički itd. Imaju najveću raznolikost oblika, veličine i mjernih raspona mjerenja.

Tečni i plinski termometri.

Tečni termometar je instrument mjernog mjernog temperature, načelo rada zasnovan na ekspanziji termalne tečnosti. Tečni termometar odnosi se na termometre izravne reference.

Široko se koristi u tehnici i laboratorijskoj praksi za mjerenje temperatura u rasponu od -200 do 750 ° C. Tečni termometar je prozirno staklo (rijetko kvarcno) rezervoar sa lemljenim kapilarom (iz istog materijala).

Vaga na ° C nanosi se direktno na kapilaru debelog zida (takozvani ljepljivi tečni termometar) ili na ploči, čvrsto povezani s njom (tečni termometar sa vanjskim razmjerima, sl. A). Tečni termometar sa ugniježđenim skalom (Sl. B) ima vanjsku staklenu (kvarcnu) kućište. Termometrijska tečnost ispunjava čitav rezervoar i deo kapilare. Ovisno o rasponu mjerenja, tečni termometar ispunjen je pentanom (od -200 do 20 ° C), etil alkohola (od -80 do 70 ° C), kerozine (od -20 do 300 ° C), žive (od - 35 do 750 ° C) i drugi.

Merkur tekući termometri su najčešći, jer Mercury ostaje tečnost u temperaturnom rasponu od -38 do 356 ° C pri normalnom tlaku i do 750 ° C s blagim povećanjem pritiska (za koji je kapilaran natpis). Pored toga, živa se lako očisti, ne mokri staklo, a njegovi parovi u kapilari stvaraju mali pritisak. Tečni termometri izrađeni su od određenih sorti stakla i podvrgavaju se posebnom toplinskom tretmanu ("starenje"), eliminirajući nultu točku razmjera, povezane s ponavljanim ponavljanjem grijanja i hlađenja termometra (korekcija na nultu pomak Vaga se mora davati na tačnim mjerenjima). Tečni termometri imaju vagu s različitim dijelom cijene od 10 do 0,01 ° C. Točnost tečnog termometra određuje se cijenom podjela njegove razmjere. Tečni termometri s skraćenim skalom koriste se za osiguravanje potrebne tačnosti i praktičnosti; Najtačnije od njih su na skali tačke 0 ° C, bez obzira na temperaturni interval koji se primjenjuje na njemu. Točnost mjerenja ovisi o dubini tečnog termometra u izmjereni medij. Uranjanje termometra treba nadograditi podjelom razmjera ili posebno nanesene na skali (tekući rep termometri). Ako to nije moguće, amandman se uvodi u izbočeni stupac, što ovisi o izmjerenoj temperaturi, temperaturi izbočenog stupca i njegove visine. Glavni nedostaci tečnog termometra značajne su toplotne inercije i ne uvijek prikladne za radne dimenzije. Tečni termometri posebnih dizajna uključuju meteorološke termometre (posebni dizajni namijenjeni za meteorološka mjerenja uglavnom na meteorološkim stanicama), metastatskim (becman termometar, merkur termometar sa ugniježđenim mjerenjem malih temperaturnih razlika), medicinski itd. Medicinski živa termometri imaju a Skraćena skala (34-42 ° C) i cijena podjele od 0,1 ° C. Oni djeluju na principu maksimalnog termometra - Stupac žive u kapilari ostaje na nivou maksimalnog porasta grijanja i ne pada sve dok termometar ne trepe.

Termometar za plin.

Uređaj za mjerenje temperature čija se akcija temelji na ovisnosti tlaka ili glasnoću idealnog plina na temperaturi. Najčešće nanosi plinski termometar ( sl.), koji je cilindar napunjen plinom 1 Povezana zapremina povezana tankom cijevi 2 sa uređajem 3 Za mjerenje pritiska. U takvom gasnom termometru, promjena temperature plina u cilindru proporcionalna je promjeni tlaka. Plinski termometri mjere temperature u rasponu od ~ 2k do 1300 K. maksimalno dostižna točnost termometra za plin, ovisno o izmjerenoj temperaturi 3 · 10 -3 - 2 · 10 -2 grad. Plinski termometar takve visoke preciznosti je složen uređaj; Kada mjerite temperaturu, uzimaju u obzir: odstupanja svojstava plina koji ispunjavaju uređaj, iz svojstava savršenog plina; promjene u količini cilindra sa promjenom temperature; prisustvo nečistoća u plinu, posebno kondenzaciji; sorpcija (apsorpcija čvrstog tijela ili tekućina tvari iz okoliša) i desorpcija plina zidova cilindra; Difuzija (međusobna prodiranje kontaktiranja tvari jedna na drugu zbog topline kretanja čestica tvari) plin kroz zidove, kao i raspodjelu temperature duž cijevi za povezivanje.

Toplinska otpornost.

Termometri otpora (inače nazvan toplinska otpornost) su uređaji za mjerenje temperature. Princip djelovanja uređaja sastoji se u promjeni električnog otpora legura, poluvodiča i čistih metala (I.E., bez nečistoća) sa temperaturama. Osjetljiv element termometra je otpornik koji je izrađen od filma ili metalne žice i ima ovisnost električne otpornosti od temperature. Žica je namotana na tvrdom okviru od kvarca, mike ili porculana, a zatvoren u zaštitnom metalnom (staklenoj, kvarcnom) školjci. Najpopularniji termo otpor sa platine. Platinum je otporan na oksidaciju, visokotehnološka, \u200b\u200bima visoki koeficijent temperature. Ponekad se koriste termometri od bakra ili nikla. Otporne se na otpornosti obično koriste za mjerenje temperature u rasponu od minus 263 S do plus 1000 C. U termometrima otpora bakra, raspon je značajno manji - samo od minus 50 do plus 180 C. Glavni zahtjev za dizajn termometra - to bi trebalo Budite dovoljno osjetljivi i stabilni, oni. Dovoljno za potrebnu tačnost mjerenja u navedenom temperaturnom rasponu u odgovarajućim uvjetima korištenja. Uvjeti korištenja mogu biti povoljni i nepovoljni - agresivno okruženje, vibracije itd. Obično se otporni termometri koriste zajedno sa potenciometrima (otpornim elementom, čijom se otpornim vrijednostima mijenja mehanički; uređaj za mjerenje EMF-a, napon na kompenzacijsku metodu), logometri (uređaj namijenjen za mjerenje omjera dvije električne vrijednosti) , Mjerni mostovi. Točnost same termoemetra u velikoj mjeri ovisi o tačnosti ovih uređaja u velikoj mjeri. Termometri otpora mogu se razlikovati: površina, vijača, dodatak, sa bajonetnim vezama ili povezivanjem žica. Toplinska otpornost može se koristiti za mjerenje temperature u tekućim i gasovitim medijima, u klimatskim, hladnim i grijaćim tehnikama, grabežljivom, mašinskom inženjerstvu itd.

Termoparovi.

Termoelement - termoelektran koji se koristi u mjernim i pretvaračem uređaja. Načelo njegove akcije zasnovan je na činjenici da grijanje ili hlađenje kontakata između vodiča, karakteriziranih hemijskim ili fizičkim svojstvima, prate pojavljivanje termoelektro-livestorm (termoemada). Termoelement se sastoji od dva metala kuhana na jednom kraju. Ovaj dio je smješten na lokaciji temperature. Dva slobodna kraja povezivanje s mjernim krugom (milijultmetar). Najčešći termopolovi ploča (PP), hromel-aluminijum (HA), hromel-copel (HC) (COPEL - COPEL-Nickel Legura ~ 43% ni ~ 0,5% mn), otporan na gvozden (LCD).

Termopozovi se koriste u različitim temperaturnim rasponima. Termoelement zlata dopiran gvožđem (2. termoelektrod - bakar ili hromel), preklapa raspon od 4-270 k, bakar - Constanta 70-800 K (Constanta - termostabilna legura zasnovana na Cu (59%) sa dodatkom Ni (39 -41%) i MN (1-2%)), Chromeel - COPEL 220-900 K, Chromeel - Alumel 220-1400 K, Platinum 250-1900 K, Tungsten 300-2800 K. EDF termoelement iz Metalni vodiči obično leže u rasponu od 5-60 mV . Točnost određivanja temperature uz pomoć u pravilu je, a neki termopar doseže ~ 0.01 K. EMF termoelement iz poluvodiča može biti redoslijed veće veličine, ali takav termoparovi se odlikuju značajnom nestabilnošću.

ThermoCouples se koriste u uređajima za mjerenje temperature i u različitim automatiziranim sistemima kontrole i upravljanja. U kombinaciji sa električnim mjernim uređajem (Milvolyoltmetar, potenciometar), termoelement formira termoelektrični termometar.

Mjerni instrument je povezan ili na krajeve termoelektricroda (kontakti (obično - spah) provodljivih elemenata koji čine termoelement) ( sl. , a) ili u jazu jednog od njih ( sl. b) . Kada mjerite temperaturu, jedna je od navigacije relativno termostad (obično na 273 k). Ovisno o dizajnu i odredištu, razlikuju se termoeleks: uronjeni i površinski; sa običnim, eksplozivnim otporom na vlagu ili drugu školjku (zapečaćenu ili curenje), kao i bez ljuske; Običan, otporan na vibraciju i otporan na udarce; Stacionarni i prenosivi, itd.

Uz podizanje temperaturnog stropa, problem mjerenja visokih temperatura. Za tačna mjerenja potrebna su pažljiva standardizacija mjernih instrumenata, pružajući procjenu tačnosti rezultata i njihovo usporedbu s ovim autorima. Za standardizaciju koriste se točke topljenja (zamrzavanje), ključanja i trokrevetne točke određenih "referenci" supstanci. Primarne referentne točke definirane su u međunarodnoj praktičnoj skali temperatura iz 1968. (Irts-68).

Za vrlo visoke temperature koriste se razne volframove legure (veće od 3000 k). Par volfram sa dodatkom 3% renija najčešće se koristi - sa dodatkom od 25% renija sa termoplasom, blizu 40 mV na graničnoj temperaturi od 2573 K. Molibden-tantalna kombinacija pruža ograničenu temperaturu 2800 k, a Termoelement volfram-volfram s dodatkom 50% molibden je efikasan do 3300 k, ali ima vrlo mali termoem (8,24 mV na 3273 k). Svi ovi termopolovi mogu raditi samo u vodiku, u čistom inertnim gasovima ili u vakuu.

Predavanje 3.

Optički pirometri.

Na vrlo visokim mjernim temperaturama optički pirometri su najpouzdaniji, a često jedina moguća metoda. Ova metoda je primjenjiva i na temperaturama manjim od 1200 k, ali glavna površina njezine upotrebe je mjerenje temperatura koje prelaze ovu vrijednost. Prednosti pirometra su mjerenja bez fizičkog kontakta s objektom i velikom brzinom, nedostacima - problemi povezani s zračenjem: uzorak mora biti ili crno tijelo (koeficijent zračenja je 1), ili u toplinskoj ravnoteži s crnim tijelom ili treba biti poznat po koeficijentu zračenja uzorka.

Pirometrija zahtijeva mjerenje zračenja, što je izvedivo ili vizuelno usporedba nepoznatog toka s potokom iz lampe s poznatim karakteristikama (vizualnim ili subjektivnim pirometrima) ili korištenjem fizičkog prijemnika (fotonaponskih ili objektivnih pirometra) u tu svrhu).

Uzimajući u obzir zakone zračenja, pirometri mogu se podijeliti u sljedeće vrste:

1. Spektralni pirometri koji djeluju u takvom uskoj spektroumijskoj traci da je efektivna talasna dužina gotovo neovisna o temperaturi. Znajući spektralna zračna sposobnost, možete izračunati pravu temperaturu. Budući da izmjereno zračenje odgovara zakonu daske, ovi se pirometri mogu ocijeniti u jednoj fiksnoj tački.

Sl. 1. Vizualni svijetli pirometar,

1 - izvor zračenja

2 - optički sistem, pirometar sočiva

3 - Referentna žarulja sa žarnom niti

4 - Filtrirajte sa uska širina pojasa

5 - okular

6 - Reostat, reguliranje struje protoka

7 - Mjerni instrument

Primjer je pirometar svjetline koji pruža najveću tačnost mjerenja temperature u rasponu od 103-104 K. u najjednostavnijem pirometu vizualnog svjetline s nestalnim navojem navojem fokusira sliku tijela u ravninu u kojoj se navodi u avionima u kojoj se navodi navoj ( Traka) nalazi se upalne referentne lampe. Kroz okular i crveni filter, koji omogućava razlikovanje uske spektralne regije u blizini talasne dužine λe \u003d 0,65 μm (efektivna talasna dužina) , Konac se smatra pozadinom slike tijela i mijenjajući struju protoka navoja, postići poravnanje svjetline niti i tijela (nit u ovom trenutku se ne razlikuje). Skala uređaja, registracija struje protoka, kalcinira se obično u ° C ili K, a u vrijeme poravnanja svjetline, uređaj prikazuje takozvana temperatura svjetline ( TB) Tijelo. Prava tjelesna temperatura T. Određena na osnovu zakona toplotnog zračenja Kirchhoffa i Plancka uz formulu:

T \u003d t b c 2 /(C 2 +. λ ein α λ, t) , (1)

gde C.2= 0,014388 m. × K. , α λ, t je koeficijent apsorpcije tijela, λ e-efikasna talasna dužina pirometra. Točnost rezultata prvenstveno ovisi o strogoj uvjetima mjerenja (α λ, t, λ ei itd.). U vezi s ovom promatranom površinom, oblik šupljine je priključen. Glavna instrumentalna greška posljedica je nestabilnosti temperaturne lampe. Pojedinačne karakteristike očiju posmatrača također se mogu izvršiti uočljiva greška.

2. Najsvijeniji (ali i najmanje tačni) zračenja pirometri ili pirometri ukupnog zračenja, registriranje pune emisije tijela. Ukupni pirometri zračenja pokrivaju cijeli efikasan spektralni raspon koji emitira uzorak, bez obzira na talasnu dužinu. Mjerno zračenje podliježe Zakonu Stephen-Boltzmanna [Sposobnost apsolutno crnog tijela tijela: zračenje apsolutno crnog tijela izravno je proporcionalno površini i četvrti stepen tjelesne temperature P \u003d ST 4] i Prava temperatura može se izračunati prema ukupnom omjeru zračenja uzorka. Objektiv zračenja Pyrometri fokusiraju promatrano zračenje na prijemniku (obično termostalbike ili bolometar), čiji se signal zabilježi uređaj, kalcificiran emisijom apsolutno crnog tijela i prikazivanjem temperature zračenja t r.. Prava temperatura određuje formulu:

T \u003d α T -1/4 * T R, (2)

gdje je α t kompletan koeficijent apsorpcije tijela. Zračni pirometri mogu se mjeriti temperaturom, već od 200 ° C. U industriji se pirometri široko koriste u sistemima za nadgledanje i kontrolu temperaturnih načina različitih tehnoloških procesa.

3. Spektralne pruge pirometra koji rade u širem rasponu spektra. Imaju jako ovisnu o temperaturnoj efektivnoj talasnoj dužini. Ispravke temperature moguća su samo s numeričkom integracijom eksperimentalne krivulje koeficijenta spektralnog zračenja.

4. Dvobojni (boja ili omjerni) pirometri. Ovo su pirometri spektra ili spektralne trake koji koriste omjer mjernog zračenja u dva različita pojasa spektra za određivanje temperature. S uskim spektralnim trakama, ispravke temperature mogu se izračunati u odnosu na spektralne koeficijente zračenja za dvije efikasne talasne dužine. Ovi pirometri određuju omjer svjetline obično u plavim i crvenim spektralnim područjima b.1 (λ1, t) / b.2 (λ2, T.) (na primjer, za talasne dužine λ1 \u003d 0,48 μm i λ2 \u003d 0,60 μm.). Skala uređaja kalcinira se u ° C i prikazuje temperaturu u boji TC. Prava temperatura T. Tijela su određena formulom

(3)

Pyrometri u boji manje su precizni, manje osjetljivi i složeniji od svjetline; Koristi se u istom temperaturnom rasponu.

Osjetljivost u boji pirometra u rasponu od 1300 do 4000 K iznosi od 2 do 10 K. Ako postoji snažna apsorpcija zračenog zračenja, pirometri u boji prelaze pirometre svih ostalih vrsta. Međutim, pretpostavka ravnopravnih koeficijenata radijacije za dvije različite talasne dužine vrlo često nije istinita.

Prema optimalnim eksperimentalnim uvjetima, tačnost koju pruža standardni pirometar iznosi 0,04 k na 1230 K i 2 k na 3800 K. Očito je nemoguće postići takvu tačnost u normalnim studijama. Gornja granica mjerenja pirometara može se podići upotrebom neutralnih filtera. Literatura opisuje precizni uređaj koji omogućava mjerenja na temperaturama do 10 000 K.

Da biste uporedili ekspisijske flukse iz uzorka i od lampe, umjesto ljudskog oka, može se koristiti fizički prijemnik (senzor). To povećava brzinu i tačnost mjerenja, a također proširuje raspon u smjeru nižih temperatura zbog osjetljivosti senzora na infracrveno zračenje.

Vrlo precizan spektralni pirometar je uređaj zasnovan na principu brojanja fotona. Pruža mjerenja u rasponu od 1400 do 2200 K s preciznom, odnosno sa 0,5 do 1,0 k, prema IPTS-68. U većini pirometra, tok nepoznatog (izmjerenog) zračenja u usporedbi je s protokom emisije lampe, a mjerna točnost ovisi o karakteristikama lampe, a glavni izvor grešaka je pomak od raseljenja njegovih parametara zračenja. U pirometru s brojanjem fotona, tok zračenja uzorak mjeri se direktno i za kalibraciju je neophodna samo jedna fiksna tačka (talište zlata) i podesiva, ali ne i kalibrirani izvor zračenja.

Postoji i niz netradicionalnih metoda mjerenja koje se koriste kada je upotreba konvencionalnih metoda nemoguća ili greška prevelika. Ovo je upotreba temperaturne ovisnosti o širivanju linija u emiteru i u apsorber (granica gornje temperature je samo 1300 k). Ovo je termometar od buke na osnovu ovisnosti napona buke električne otpornosti na temperaturi (praktična granica od 1800 k). Termometri ove vrste uspješno se koriste u mjerenju kriogenih temperatura. Točnost mjerenja je 1 k, a najbolji rezultat u rasponu od 300 do 1300 K je čak ± 0,1 K. Također je zvučni ili ultrazvučni termometri koristeći ovisnost brzine zvuka sa temperature.

Zanimljiva indirektna metoda za mjerenje temperatura temelji se na određivanju krivulje grijanja odgovarajućeg termometra tokom određenog vremena bez potrebe za postizanjem konačne ravnotežne temperature, što može biti nevažeće za ovaj termometar.

Postoji mnogo sorti termometra. Svaka vrsta ima svoje karakteristike i prednosti. Jedan od najtraženijih brojila je plinski termometar. Ovaj se uređaj odlikuje njenom praktičnošću i izdržljivošću. Ovi se uređaji izrađuju uglavnom od stakla ili kvarca, samim tim, temperatura koju mjere treba biti niska ili ne previsoka. Moderni modeli se razlikuju od svojih prethodnika, ali ne postoje temeljne promjene u radu novih uređaja.

Karakteristike

Termometar za plin je analog od manometra (merač pritiska). Često koristite stalne mjeračne mjerake. Na takvim uređajima temperatura plina varira ovisno o tlaku. Limit je takav termometar iznosi 1.300 K. Između gornjih vrsta termometra odlikuju se širokom potražnjom. Štaviše, novi, poboljšani modeli predstavljeni su na savremenom tržištu.

Princip rada termometra za plin identičan je metru tekućine i zasnovan je na efektu ekspanzije tečnosti prilikom zagrevanja, samo inertni plin koristi se kao radna supstanca.

Prednosti

Instrument vam omogućuje mjerenje temperature u granicama od 270 i na 1.000 stepeni. Također vrijedi napomenuti veliku tačnost uređaja. Plinski termometar ima snažnu stranu - pouzdanost. Po cijeni instrumenata su prilično demokratski, ali cijena će ovisiti o proizvođaču i kvaliteti uređaja. Kada kupujete aparat, bolje je ne štedjeti i steći zaista visokokvalitetnu opciju koja će biti tačna u radu i trajat će što više i učinkovito.

Opseg primjene

Mjerač plina služi za određivanje temperature tvari. Može se koristiti u specijaliziranim laboratorijama. Najtačniji rezultat prikazan je kada je supstanca helijum ili vodonik. Također, ova vrsta termometra koristi za mjerenje rada drugih uređaja.

Često se benzinski termometri koriste za virijski koeficijent. Ova vrsta termometra se može koristiti i za relativno mjerenje pomoću dualnog uređaja.

Termometar za plin se uglavnom koristi za mjerenje indikatora temperature određenih supstanci. Ovaj je uređaj široko u potražnji u industriji fizike i hemije. Kada se koristi visokokvalitetni plinski termometar, zagarantovana je velika tačnost pokazatelja. Ova vrsta mjerača temperature je vrlo jednostavna za upotrebu.