De vergelijking van de staat van het ideale gas

hiermee kunt u een thermometrische waarde nemen p.een van beide V.die met grote nauwkeurigheid kan worden gemeten.

Naarmate het experiment laat zien, zijn er voldoende spaarzame gassen heel dicht bij de perfecte. Daarom kunnen ze direct worden ingenomen als een thermometrisch lichaam.

Zo'n manier komt tot de ideale gasschaal van temperaturen. De ideale gastemperatuur is de temperatuur, die wordt gemeten door een gasthermometer, gevuld met schaars gas. Het voordeel van het ideale gastemperatuurbereik voor alle andere empirische temperatuurbereiken is dat, als ervaringshows, temperatuur T.gedefinieerd door formule (4), hangt zeer zwak af van de chemische aard van het gas, dat is gevuld met een tank van de gasthermometer. De metingen van verschillende gasthermometers bij het meten van de temperatuur van hetzelfde lichaam verschillen heel weinig van elkaar.

In de praktijk wordt de gasthermometer meestal als volgt geïmplementeerd: gasvolume V. Ondersteund constant, dan is de temperatuurindicator de gemeten druk p..

Charles Law voor referentiepunten in dit geval zal kijken naar:

waar p. 1 - druk van wat massa gas dicht bij perfect, bij smelttemperaturen T. 1 ; r 2 - druk bij kokende watertemperatuur T. 2 .

De mate van temperatuur, per definitie, kan zodanig worden gekozen dat het verschil tussen de opgegeven temperaturen 100 is, d.w.z.

Een ervaren manier wordt vastgesteld dat de druk r 2 in 1.3661 keer meer dan r een . Daarom, voor het berekenen T. 2 I. T. 1 We hebben twee vergelijkingen: K en. Oplossing geeft ze T. 1 \u003d 273,15 K; T. 2 \u003d 373,15 K.

Om de temperatuur van een lichaam te bepalen, wordt het in contact gebracht met de gasthermometer en na het vaststellen van thermische evenwichtsdruk r Gas in de thermometer. In dit geval wordt de lichaamstemperatuur bepaald door de formule

Het volgt dat wanneer T.=0 r\u003d 0. Nul druktemperatuur ideaal Gas, absolute nul genoemd en de temperatuur gemeten uit de absolute nul is een absolute temperatuur. Hier werd het concept van absolute nultemperatuur geïntroduceerd op basis van extrapolatie. In werkelijkheid, terwijl u absolute nul nadert, worden steeds meer merkbare afwijkingen van de wetten van ideale gassen waargenomen, gassen beginnen zich te condenseren. Streng bewijs van het bestaan \u200b\u200bvan een absolute nultemperatuur is gebaseerd op het tweede principe van thermodynamica.

Kelvin-schaal

(Absolute thermodynamische temperatuurschaal)

In C werd de temperatuurschaal op één referentiepunt berekend, dat een drievoudig waterpunt wordt ingenomen. In de zogenaamde absolute thermodynamische schaal van temperaturen of de Kelvin-schaal wordt verondersteld vast te stellen dat de temperatuur van dit punt precies 273,16 K.

Een dergelijke keuze van numerieke waarde wordt gemaakt, zodat de kloof tussen normale smeltpunten van ijs en kokend water met de hoogst mogelijke nauwkeurigheid 100 k was, als u een gasthermometer gebruikt met perfect gas. Dit stelt de continuïteit van de Kelvin-schaal vast met een eerder gebruikte schaal met twee referentiepunten. Metingen hebben aangetoond dat de temperaturen van normale smeltpunten van ijs en kokend water in de beschreven schaal ongeveer 273,15 en 373,15 zijn om respectievelijk te zijn.

De aldus gedefinieerde temperatuurschaal is niet afhankelijk van de afzonderlijke eigenschappen van de thermometrische substantie.

Absolute thermodynamische temperatuur T., geteld op deze schaal, is een maat voor de intensiteit van de chaotische beweging van moleculen en is een monotonische functie van interne energie. Voor perfect gas direct geassocieerd met interne energie ().

De naam "Thermodynamic" die ze heeft ontvangen omdat het volledig onafhankelijk kan worden verwijderd uit puur thermodynamische berekeningen op basis van de tweede start van de thermodynamica.

De absolute thermodynamische schaal is de belangrijkste temperatuurschaal in de natuurkunde. In het temperatuurbereik waar een gasthermometer geschikt is, is deze schaal praktisch niet anders dan de ideale gastemperatuurschaal.

Celsius schaaltemperatuur ( t., ) geassocieerd met T. (in k) gelijkheid

En K.

Typen thermometers

Temperatuur kan niet direct worden gemeten. Daarom zijn de effecten van thermometers gebaseerd op verschillende fysieke vloeistoffen die afhankelijk zijn van temperatuur: op thermische uitzetting van vloeistoffen, gassen en vaste lichamen, verandering met gasdruk of verzadigde damp, elektrische weerstand, thermo-e-DS, magnetische gevoeligheid, enz.

De hoofdknooppunten van alle temperatuurmeetinrichtingen zijn een gevoelig element waarbij de thermometrische eigenschap wordt geïmplementeerd en het meetinrichting dat eraan is geassocieerd (manometer, potentiometer, het meten van brug, mermelometer, enz.).

De standaard van de moderne thermometrie is een permanente gasthermometer (thermometrische waarde is druk). Het gebruik van gasthermometers wordt de temperatuur in een breed bereik gemeten: van 4 tot 1000 K. Gas thermometers worden gewoonlijk gebruikt als primaire inrichtingen waarvoor de secundaire thermometers die rechtstreeks in de experimenten worden gebruikt, worden gebruikt.

Vloeibare thermometers, weerstandthermometers en thermokoppels (thermokoppels) waren het meest gebruikelijk uit de secundaire thermometers.

In vloeibare thermometers is het thermometrische lichaam, in de regel, kwik of ethylalcohol. Meestal worden vloeibare thermometers gebruikt in het temperatuurbereik van 125 tot 900 K. De ondergrens van de gemeten temperaturen wordt bepaald door de eigenschappen van de vloeistof, de bovenste - de eigenschappen van de capillaire glazen.

In thermometers van weerstand is het thermometrische lichaam een \u200b\u200bmetaal of halfgeleider, de weerstand waarvan de weerstand verandert met de temperatuur. De verandering in temperatuurbestendigheid wordt gemeten met behulp van brugschakelingen (zie fig.). Metaalweerstand thermometers worden gebruikt in het temperatuurbereik van 70 tot 1300 K, van halfgeleiders (thermistoren) - in het bereik van 150 tot 400 K, en koolstof - tot de temperaturen van vloeibare helium.

De thermometers op basis van thermokoppels verkregen wijdverspreid in temperatuurmetingen. Het thermometrische lichaam hier dient twee afstandelijke heterogene metalen. Als twee geleiders zijn verbonden volgens de regeling (zie Fig.), Zal de voltmeter in de keten de spanning registreren, geldig

dat is evenredig met het verschil in de temperatuur van de spa 1 en 2. Indien de temperatuur van een van het vertrek constant wordt gehandhaafd, zal het getuigenis van de voltmeter alleen afhangen van de temperatuur van de tweede verheugde. Dergelijke thermometers worden met name handig gebruikt op het gebied van hoge temperaturen - ongeveer 700-2300 K.

Bij zeer hoge temperaturen zijn materialen gesmolten en zijn de soorten thermometers niet van toepassing. In dit geval wordt het lichaam zelf genomen als het thermometrische lichaam, waarvan de temperatuur moet worden gemeten, en de elektromagnetische energie wordt uitgestraald als een thermometrische waarde. Volgens de bekende stralingswetten maakt een conclusie over de lichaamstemperatuur. Het Internationaal Comité van maatregelen en schalen heeft een thermodynamische schaal opgezet bij temperaturen boven 1064 precies op basis van stralingswetgeving. Instrumenten waarmee de stralingsenergie wordt gemeten, worden pyrometers genoemd.

Bij een zeer lage temperatuur ("1K) kunnen de conventionele temperatuurmeetmethoden niet worden gebruikt, omdat het nivellering van temperaturen tijdens contact zeer langzaam voordoet en bovendien conventionele thermometrische waarden ongeschikt worden (bijvoorbeeld, wordt de gasdruk erg klein, Weerstand is bijna onafhankelijk van de temperatuur). Onder deze omstandigheden wordt het lichaam zelf ook beschouwd als een thermometrisch lichaam, en als een thermometrische waarde - de kenmerken van zijn eigenschappen, bijvoorbeeld magnetisch.

De thermometer is een inrichting die is ontworpen om de temperatuur van het vloeistof-, gasvormig of vast medium te meten. De uitvinder van het eerste apparaat voor het meten van temperatuur is Galileo Galilea. De naam van het apparaat uit de Griekse taal wordt vertaald als "Meetwarmte". Het eerste prototype van Galilee was significant anders dan modern. In een meer vertrouwde vorm verscheen het apparaat meer dan 200 jaar later, toen een Zweedse Celsius-natuurkundige nam voor de studie van dit probleem. Hij ontwikkelde een temperatuurmeetsysteem door de thermometer op de schaal van 0 tot 100 te delen. Ter ere van de natuurkunde wordt het temperatuurniveau gemeten in graden Celsius.

Variëteiten op het actieprincipe

Hoewel sinds de uitvinding van de eerste thermometers meer dan 400 jaar is gepasseerd, blijven deze apparaten nog steeds verbeterd. In dit verband verschijnen alle nieuwe apparaten op basis van eerder gebruikte principes van acties.

Dit zijn momenteel actuele thermometers:

• Vloeistof.
• Gas.
• Mechanisch.
• Elektrisch.
• Thermo-elektrisch.
• Glasvezel.
• Infrarood.

Vloeistof

Thermometers behoren tot de allereerste instrumenten. Ze werken aan het principe van uitbreiding van vloeistoffen bij het veranderen van de temperatuur. Wanneer de vloeistof opwarmt - breidt het uit, en wanneer gekoeld, wordt deze gecomprimeerd. Het apparaat zelf bestaat uit een zeer dunne glazen kolf gevuld met vloeibare substantie. De kolf wordt toegepast op de verticale schaal gemaakt in de vorm van een liniaal. De temperatuur van het gemeten medium is gelijk aan divisie op de schaal waarop het vloeistofniveau in de kolf aangeeft. Deze apparaten zijn zeer nauwkeurig. Hun fout is zelden meer dan 0,1 graden. In verschillende ontwerp zijn vloeibare apparaten in staat om de temperatuur tot +600 graden te meten. Hun nadeel is dat wanneer de fles valt kan breken.

Gas

Werk op dezelfde manier als vloeistof, alleen hun kolven zijn gevuld met inert gas. Vanwege het feit dat gas wordt gebruikt als vulmiddel, neemt het meetbereik toe. Een dergelijke thermometer kan de maximale temperatuur weergeven in het bereik van +271 tot +1000 graden. Deze apparaten worden meestal gebruikt om de temperatuur van verschillende hete stoffen te verwijderen.

Mechanisch

De thermometer werkt op het principe van vervorming van de metalen spiraal. Dergelijke apparaten zijn uitgerust met een pijl. Ze lijken extern op een kleine shooter. Dergelijke apparaten worden gebruikt op het instrumentenpaneel van auto's en verschillende speciale apparatuur. Het grootste voordeel van mechanische thermometers in hun kracht. Ze zijn niet bang voor schudden of schokken, als glazen modellen.

Elektrisch

De apparaten werken aan het fysieke principe van het veranderen van het niveau van weerstand van de geleider bij verschillende temperaturen. Het hete metaal, de weerstand tegen de verzending van de elektrische stroom hierboven. Het gevoeligheidsbereik van elektrothermometers is afhankelijk van het metaal, dat wordt gebruikt als geleider. Voor koper varieert het van -50 tot +180 graden. Duurder modellen op platina kunnen wijzen op de temperatuur van -200 tot +750 graden. Dergelijke apparaten worden gebruikt als temperatuursensoren in productie en in laboratoria.

Thermo-elektrisch

De thermometer heeft 2 geleider in zijn ontwerp, waarbij de temperatuur op het fysieke principe meten, het zogenaamde Seebeck-effect. Dergelijke apparaten hebben een breed scala aan dimensie van -100 tot +2500 graden. De nauwkeurigheid van thermo-elektrische apparaten is ongeveer 0,01 graden. Ze zijn te vinden in de industriële productie wanneer hoge temperaturen meer dan 1000 graden nodig zijn.

Glasvezel

Gemaakt van vezels. Dit zijn zeer gevoelige sensoren die de temperatuur tot +400 graden kunnen meten. Tegelijkertijd is hun fout niet groter dan 0,1 graden. De basis van een dergelijke thermometer is een gespannen vezel, die is uitgerekt of gecomprimeerd wanneer de temperaturen veranderen. Het doorgeven van het lichtstraal wordt gebroken, dat een optische sensor vaststelt die de breking vergelijkt met de omgevingstemperatuur.

Infrarood

Thermometer of pyrometer, is een van de meest recente uitvindingen. Ze hebben het bovenste dimensiebereik van +100 tot +3000 graden. In tegenstelling tot de eerdere variëteiten van thermometers, verwijderen ze indicaties zonder direct contact met de gemeten substantie. Het apparaat verzendt een infraroodbundel naar het gemeten oppervlak en geeft op een klein scherm zijn temperatuur weer. Tegelijkertijd kan de nauwkeurigheid gedurende verschillende graden verschillen. Dergelijke apparaten worden gebruikt om het niveau van verwarming van metalen blanks te meten, die zich in de berg bevinden, motorbehuizing, enz. Infrarood-thermometers kunnen open vlamtemperaturen laten zien. Dergelijke apparaten worden gebruikt in tientallen verschillende sferen.

Variëteiten voor doel

Thermometers kunnen worden ingedeeld in verschillende groepen:

• Medisch.
• Huishouden voor lucht.
• Keuken.
• Industrieel.

Medische thermometer

Medische thermometers worden meestal thermometers genoemd. Ze hebben een laagdimensiebereik. Dit komt door het feit dat de lichaamstemperatuur van een levend persoon niet lager is dan +29.5 en hoger dan +42 graden.

Afhankelijk van de uitvoering, zijn medische apparaten:

• Glas.
• Digitaal.
• Tepel.
• Knop.
• Infrarood oor.
• Infrarood frontaal.

Glas Thermometers zijn de eerste die voor medische doeleinden gebruikt. Gegevensapparaten zijn universeel. Meestal zijn hun kolven gevuld met alcohol. Eerder werd Mercurius gebruikt voor dergelijke doeleinden. Dergelijke apparaten hebben één groot nadeel, namelijk de behoefte aan langdurige wachttijd voor het weergeven van de reële lichaamstemperatuur. Tijdens de okselprestaties is de duur van het wachten ten minste 5 minuten.

Digitaal Thermometers hebben een klein scherm, waarop de lichaamstemperatuur is afgeleid. Ze kunnen na 30-60 seconden nauwkeurige gegevens laten zien vanaf het moment van meting. Wanneer de thermometer de uiteindelijke temperatuur ontvangt, maakt het een pieptoon, waarna het kan worden verwijderd. Deze apparaten kunnen met een fout werken als ze niet erg strak aan het lichaam passen. Er zijn goedkope modellen van elektronische thermometers die het getuigenis voor niet minder lang dan glas verwijderen. Tegelijkertijd maken ze geen geluidssignaal aan de meting.

Thermometers tepels Speciaal gemaakt voor jonge kinderen. Het apparaat is een fopspeen, die in de mond van de baby wordt ingebracht. Meestal wordt dergelijke modellen nadat de meting is voltooid, een muzieksignaal wordt gevoerd. De nauwkeurigheid van apparaten is 0,1 graden. In het geval dat de baby door de mond begint of huilt, kan de afwijking van de reële temperatuur essentieel zijn. De duur van de meting is 3-5 minuten.

Thermometers toetsen Solliciteer ook voor kinderen op leeftijd tot drie jaar. In vorm lijken dergelijke apparaten op een briefpapierknop, die rectally wordt geplaatst. Deze apparaten verwijderen de metingen snel, maar hebben een lage nauwkeurigheid.

Infrarood uhous De thermometer leest de temperatuur van het trommelvlies. Een dergelijk apparaat kan metingen in slechts 2-4 seconden verwijderen. Het is ook uitgerust met een digitaal display en werkt aan. Dit apparaat heeft een achtergrondverlichting om de introductie in het oor te vergemakkelijken. De apparaten zijn geschikt voor het meten van de temperatuur bij kinderen van meer dan 3 jaar en volwassenen, aangezien baby's te dun oorkanaal hebben, die de thermometer niet passeert.

Lobys infrarood Thermometers worden eenvoudig op het voorhoofd aangebracht. Ze werken aan hetzelfde principe als het oor. Een van de voordelen van dergelijke apparaten is dat ze kunnen handelen en contactloos zijn op een afstand van 2,5 cm van de huid. Dus, met hun hulp, kunt u de lichaamstemperatuur van het kind meten zonder het wakker te maken. De snelheid van het werk van de frontale thermometers is enkele seconden.

Huishouden voor lucht

Huishoudelijke thermometers worden gebruikt om de luchttemperatuur op straat of binnenshuis te meten. Ze worden meestal gemaakt in een glazen versie en gevuld met alcohol of kwik. Meestal is het bereik van hun meting in de straatversie van -50 tot +50 graden, en in een kamer van 0 tot +50 graden. Dergelijke instrumenten zijn vaak te vinden in de vorm van sieraden voor het interieur of koelkastmagneet.

Keuken

Keukenthermometers zijn ontworpen om de temperatuur van verschillende gerechten en ingrediënten te meten. Ze kunnen mechanisch, elektrisch of vloeistof zijn. Ze worden gebruikt in gevallen waarin nodig is om de temperatuur van het recept strikt te regelen, bijvoorbeeld bij het koken van Caramel. Meestal zijn dergelijke apparaten opgenomen met een verzegelde opslagbuis.

Industrie

Industriële thermometers zijn ontworpen om de temperatuur in verschillende systemen te meten. Meestal zijn het mechanische typetoestellen met een pijl. Ze zijn te zien in de snelwegen van water en gastoevoer. Industriële modellen zijn elektrisch, infrarood, mechanisch, enz. Ze hebben de grootste verscheidenheid aan vormen, maten en meetbereiken.

Vloeibare en gasthermometers.

De vloeibare thermometer is een temperatuurmeetinstrument, waarbij het bedrijfsbeginsel is gebaseerd op thermische vloeistofuitbreiding. De vloeibare thermometer verwijst naar de thermometers van de directe verwijzing.

Het wordt veel gebruikt in techniek en laboratoriumpraktijken voor het meten van temperaturen in het bereik van -200 tot 750 ° C. De vloeibare thermometer is een transparant glas (zeldig kwarts) reservoir met een gesoldeerde capillair (uit hetzelfde materiaal).

De schaal in ° C wordt rechtstreeks toegepast op het dikke ommuurde capillair (de zogenaamde kleverige vloeistofthermometer) of op de plaat, stijf verbonden (vloeibare thermometer met een buitenschaal, Fig. A). Vloeibare thermometer met geneste schaal (Fig. B) heeft een externe glazen (kwarts) zaak. Thermometrische vloeistof vult de gehele tank en een deel van de capillair. Afhankelijk van het meetbereik is de vloeibare thermometer gevuld met pentaan (van -200 tot 20 ° C), ethylalcohol (van -80 tot 70 ° C), Kerosine (van -20 tot 300 ° C), Mercurius (van - 35 tot 750 ° C) en anderen.

Mercury-vloeibare thermometers zijn het meest voor, aangezien Mercury vloeistof blijft in het temperatuurbereik van -38 tot 356 ° C bij normale druk en tot 750 ° C met een lichte toename van de druk (waarvoor de capillair is gevuld met stikstof). Bovendien is Mercurius gemakkelijk schoongemaakt, het glas niet nat, en zijn paren in de capillaire creëren kleine druk. Vloeibare thermometers zijn gemaakt van bepaalde glasvariëteiten en worden onderworpen aan speciale warmtebehandeling ("veroudering"), waardoor het nulpunt van de schaal wordt geassocieerd, geassocieerd met de herhaalde herhaling van verwarming en het afkoelen van de thermometer (een correctie van de nul-offset van de Schaal moet worden toegediend bij nauwkeurige metingen). Vloeibare thermometers hebben een schaal met een andere divisieprijs van 10 tot 0,01 ° C. De nauwkeurigheid van de vloeibare thermometer wordt bepaald door de prijs van divisies van zijn schaal. Vloeibare thermometers met een verkorte schaal worden gebruikt om de vereiste nauwkeurigheid en gemak te waarborgen; De meest nauwkeurige van hen bevinden zich op de schaal het punt 0 ° C, ongeacht het temperatuurinterval dat erop wordt toegepast. De nauwkeurigheid van metingen is afhankelijk van de diepte van de vloeibare thermometer in het gemeten medium. Dompelen van de thermometer moet worden geüpgraded door de divisie van de schaal of naar speciaal toegepast op de schaal (vloeibare staartthermometers). Als dit niet mogelijk is, wordt een amendement ingevoerd in een uitstekende kolom, die afhangt van de gemeten temperatuur, de temperatuur van de uitstekende kolom en de hoogte ervan. De belangrijkste nadelen van de vloeibare thermometer zijn significante thermische inertie en niet altijd handig aan werkafmetingen. Vloeibare thermometers van speciale ontwerpen omvatten meteorologische thermometers (speciale ontwerpen bedoeld voor meteorologische metingen, voornamelijk op metastatologische stations), metastatische (becman-thermometer, kwikthermometer met een geneste schaal, dienen voor het meten van kleine temperatuurverschillen), medisch, enz. Medische Mercury Thermometers hebben een Verkorte schaal (34-42 ° C) en de prijs van de divisie van 0,1 ° C. Ze handelen op het principe van de maximale thermometer - de kolom Mercury in het capillair blijft op het niveau van de maximale stijging van de verwarming en valt niet totdat de thermometer schudt.

Gas thermometer.

De inrichting voor het meten van de temperatuur waarvan de actie is gebaseerd op de afhankelijkheid van de druk of het volume van het ideale gas op temperatuur. Breng meestal een gasthermometer aan ( fig.), dat een gasgevulde cilinder is 1 Verbonden volume verbonden door een dunne buis 2 met apparaat 3 Om de druk te meten. In een dergelijke gasthermometer is de gastemperatuurverandering in de cilinder evenredig aan de drukverandering. Gas thermometers meten temperaturen in het bereik van ~ 2K tot 1300 K. Maximale haalbare nauwkeurigheid van de gasthermometer, afhankelijk van de gemeten temperatuur 3 · 10 -3 - 2 · 10 -2 grad. Een gasthermometer van een dergelijke hoge precisie is een complex apparaat; Bij het meten van de temperatuur houden ze rekening met: afwijkingen van de eigenschappen van het gas dat het apparaat vult, van de eigenschappen van het perfecte gas; veranderingen in het volume van de cilinder met temperatuurverandering; de aanwezigheid van onzuiverheden in gas, in het bijzonder condensatie; sorptie (absorptie van vast lichaam of vloeistof van stoffen uit het milieu) en de desorptie van gas door de muren van de cilinder; diffusie (de wederzijdse penetratie van contacten in elkaar in elkaar vanwege de warmtebeweging van deeltjes van de stof) gas door de muren, evenals de temperatuurverdeling langs de verbindingsbuis.

Thermische weerstand.

Weerstand Thermometers (anders genoemd thermische weerstand) zijn apparaten voor het meten van temperatuur. Het actieprincipe van het apparaat bestaat uit het veranderen van de elektrische weerstand van legeringen, halfgeleiders en pure metalen (d.w.z. zonder onzuiverheden) met temperaturen. Het gevoelige element van de thermometer is een weerstand die is gemaakt van film of metaaldraad, en heeft de afhankelijkheid van elektrische weerstand van temperatuur. De draad is gewonden op een hard frame gemaakt van kwarts, mica of porselein en ingesloten in een beschermende metalen (glas, kwarts) schaal. De meest populaire thermo-weerstand van platina. Platinum is bestand tegen oxidatie, high-tech, heeft een coëfficiënt met hoge temperatuur. Soms worden de thermometers van koper of nikkel gebruikt. Weerstand Telecties worden meestal gebruikt om temperaturen te meten in het bereik van min 263 S tot plus 1000 C. In koperen weerstand thermometers is het bereik aanzienlijk minder - alleen van minus 50 tot plus 180 C. De belangrijkste vereiste voor het thermometerontwerp - het zou moeten voldoende gevoelig en stabiel zijn, die. Voldoende voor de nodige nauwkeurigheid van metingen in het gespecificeerde temperatuurbereik onder de passende gebruiksvoorwaarden. Gebruiksvoorwaarden kunnen zowel gunstige als ongunstige - agressieve omgevingen, trillingen, enz. Zijn Meestal worden weerstandthermometers gebruikt samen met potentiometers (resistief element, de weerstandswaarde waarvan de weerstand mechanisch verandert; het apparaat voor het meten van de EMF, de spanning naar de compensatiemethode), de logometers (het apparaat bedoeld voor het meten van de verhouding van twee elektrische waarden) , de meting bruggen. De nauwkeurigheid van de thermometer zelf is grotendeels afhankelijk van de nauwkeurigheid van deze apparaten in grote mate. Weerstandsthermometers kunnen verschillend zijn: oppervlak, geschroefd, plug-in, met bajonetverbindingen of verbindingsdraden. Thermische weerstand kan worden gebruikt om de temperatuur in vloeibare en gasvormige media te meten, in klimaat, koeling en verwarmingstechnieken, roofzuchtige, werktuigbouwkunde, enz.

Thermokoppels.

Thermokoppel - thermoeling gebruikt in meet- en converter-apparaten. Het beginsel van haar actie is gebaseerd op het feit dat het verwarmen of koelen van contacten tussen geleiders, gekenmerkt door chemische of fysische eigenschappen, gepaard gaat met het voorkomen van thermoelectro-livestorm (thermoeemads). Het thermokoppel bestaat uit twee metalen aan het ene uiteinde gekookt. Dit deel ervan wordt geplaatst op de locatie van de temperatuur. Twee vrije end verbinding met het meetcircuit (millivoltmeter). De meest voorkomende thermokoppels platina-plating (PP), Chromel-aluminium (HA), Chromel-Copel (HC) (Copel - Copper-Nickel-legering ~ 43% NI en ~ 0,5% MN), Iron-Bestend (LCD).

Thermokoppels worden gebruikt in een verscheidenheid aan temperatuurbereiken. Dus het thermokoppel van goud gedoteerd met ijzer (2e thermoelectrod - koper of chromel), overlapt het bereik van 4-270 K, koper - Constanta 70-800 K (Constanta - thermostabiele legering op basis van CU (59%) met de toevoeging van NI (39 -41%) en MN (1-2%)), Chroomel - Copel 220-900 K, Chroomel - Alumel 220-1400 K, Platinorades - Platinum 250-1900 K, Tungsten 300-2800 K. EDF Thermocouple van Metaalgeleiders ligt meestal in het bereik van 5-60 MV . De nauwkeurigheid van het bepalen van de temperatuur met hun hulp is, in de regel, meerdere K, en sommige thermopar bereikt ~ 0,01 K. EMF-thermokoppel van halfgeleiders kan een orde van grootte hoger zijn, maar dergelijke thermokoppels worden onderscheiden door aanzienlijke instabiliteit.

Thermokoppels worden gebruikt in temperatuurmeetapparaten en in verschillende geautomatiseerde besturings- en besturingssystemen. In combinatie met een elektrisch meetapparaat (milvolyoltmeter, potentiometer) vormt het thermokoppel een thermo-elektrische thermometer.

Het meetinstrument is verbonden met de uiteinden van de thermo-elektricrodes (contacten (meestal - spaqu) van de geleidende elementen die het thermokoppel vormen) ( fig. , a) of in de opening van een van hen ( fig. b) . Bij het meten van de temperatuur is een van de navigatie relatief thermosteerd (meestal bij 273 k). Afhankelijk van het ontwerp en de bestemming worden thermokoppels onderscheiden: ondergedompeld en oppervlak; met een gewone, explosiebestendige, vochtbestendige of andere schaal (verzegeld of lekkage), evenals zonder een schaal; gewone, vibratiebestendige en slagvast; Stationair en draagbaar, etc.

Met het verhogen van het temperatuurplafond, het probleem van het meten van hoge temperaturen. Voor nauwkeurige metingen is een zorgvuldige standaardisatie van meetinstrumenten nodig, die een beoordeling van de nauwkeurigheid van de resultaten en hun vergelijking met deze auteurs biedt. Voor standaardisatie worden smeltpunten (bevriezing), kokend en drievoudige punten van bepaalde "referentie" -stoffen gebruikt. Primaire referentiepunten worden gedefinieerd in de internationale praktische schaal van temperaturen van 1968 (IRTS-68).

Verschillende wolfraamlegeringen worden gebruikt voor zeer hoge temperaturen (groter dan 3000 k). Het paar wolfraam met de toevoeging van 3% Rhenium wordt meestal gebruikt - wolfraam met de toevoeging van 25% rhenium met thermopslag, dicht bij 40 mV bij een limiettemperatuur van 2573 K. De Molybdeen-Tantal-combinatie biedt de limiettemperatuur van ongeveer 2800 K, en de thermokoppel wolfraam-wolfraam met additief 50% molybdeen is efficiënt tot 3300 K, maar heeft een zeer kleine thermoeem (8,24 MV bij 3273 K). Al deze thermokoppels kunnen alleen in waterstof werken, in pure inert gassen of onder vacuüm.

Lezing 3.

Optische pyrometers.

Bij zeer hoge meettemperaturen zijn optische pyrometers de meest betrouwbare, en vaak de enige mogelijke methode. Deze methode is van toepassing en bij temperaturen van minder dan 1200 k, maar het hoofdgedeelte van het gebruik ervan is het meten van temperaturen die deze waarde overschrijden. De voordelen van de pyrometer zijn metingen zonder fysiek contact met een object en met hoge snelheid, nadelen - problemen geassocieerd met straling: het monster moet een zwart lichaam zijn (de stralingscoëfficiënt is 1) of in warmte-evenwicht met een zwart lichaam of moet bekend zijn voor de monsterstralingscoëfficiënt.

Pyrometrie vereist meting van de stralingsstroom, die haalbare of visuele vergelijking is van een onbekende stroom met een stroom uit een lamp met bekende kenmerken (visuele of subjectieve pyrometers), of met behulp van een fysieke ontvanger (fotovoltaïsche of objectieve pyrometers) voor dit doel).

Houd rekening met de wetten van straling, pyrometers kunnen worden onderverdeeld in de volgende typen:

1. Spectrale pyrometers die in een dergelijke smalle spectrumstrip werken die de effectieve golflengte bijna onafhankelijk is van de temperatuur. Wetende spectrale stralingsvermogen, u kunt de ware temperatuur berekenen. Aangezien de gemeten straling overeenkomt met de wet van de plank, kunnen deze pyrometers in één vast punt worden beoordeeld.

Fig. 1. Visuele heldere pyrometer,

1 - Stralingsbron

2 - optisch systeem, lens pyrometer

3 - Verwijzing Gloeilamp

4 - Filter met een smalle bandbreedte

5 - Oculair

6 - Rostat, reguleer de stroomstroom

7 - Meetinstrument

Een voorbeeld is een helderheidspyrometer die de grootste nauwkeurigheid van temperatuurmetingen biedt in het bereik van 103-104 K. In de eenvoudigste visuele helderheidspyrometer met de verdwijnde draadlens richt het beeld van het lichaam onder studie naar het vlak waarin de draad ( lint) van de inflammatoire referentielamp bevindt zich. Door het oculair en het rode filter, dat het mogelijk maakt om het smalle spectrale gebied in de buurt van de golflengte λe \u003d 0,65 μm (effectieve golflengte) te onderscheiden , De draad wordt beschouwd als tegen de achtergrond van het beeld van het lichaam en, het veranderen van de stroomstroom van de draad, de uitlijning van de helderheid van de draad en het lichaam (de draad op dit moment wordt niet te onderscheiden). De schaal van het apparaat, het registreren van de stroomstroom, wordt meestal gecalcineerd in ° C of K, en op het moment van uitlijning van de helderheid, toont het apparaat de zogenaamde helderheidstemperatuur ( Tb) Lichaam. Echte lichaamstemperatuur T. Bepaald op basis van de wetten van de thermische straling van Kirchhoff en het Planck door de formule:

T \u003d t b c 2 /(C2 +. λ ein α λ, t) , (1)

waar C.2= 0,014388 m. × K. , α λ, t is de lichaamsabsorptiecoëfficiënt, λ e- de effectieve golflengte van de pyrometer. De nauwkeurigheid van het resultaat hangt voornamelijk af van de strengheid van de meetvoorwaarden (α λ, t, λ ei etc.). In verband met dit waargenomen oppervlak is de vorm van holte bijgevoegd. De belangrijkste instrumentele fout is te wijten aan de instabiliteit van de temperatuurlamp. Een individuele kenmerken van het oog van de waarnemer kunnen ook een merkbare fout worden gemaakt.

2. De meest gevoelige (maar ook de minst nauwkeurige) stralingspyrometers of pyrometers van de totale straling, die de volledige emissie van het lichaam registreren. Totale stralingspyrometers bedekken het gehele efficiënte spectrale bereik dat door het monster wordt uitgezonden, ongeacht de golflengte. De meetstraling is onderworpen aan de wet van Stephen-Boltzmann [het vermogen van absoluut zwarte lichaamsstraling: de stralingskracht van een absoluut zwart lichaam is recht evenredig met het oppervlak en de vierde mate van lichaamstemperatuur P \u003d ST 4] en de Echte temperatuur kan worden berekend volgens de totale sample-stralingsratio. De lens van stralingspyrometers richt de waargenomen straling op de ontvanger (meestal de thermostalbike of bolometer), waarvan het signaal wordt vastgelegd door de inrichting, gecalcineerd door de emissie van absoluut zwart lichaam en de stralingstemperatuur tonen r.. De echte temperatuur wordt bepaald door de formule:

T \u003d α t -1/4 * t r, (2)

waar α t een complete lichaamsabsorptiecoëfficiënt is. Stralingspyrometers kunnen worden gemeten op temperatuur, vanaf 200 ° C. In de industrie worden pyrometers op grote schaal gebruikt in systemen voor het bewaken en besturen van de temperatuurmodi van verschillende technologische processen.

3. Pyrometers Spectrale strepen die werken in een breder scala van spectrum. Ze hebben een sterk afhankelijk van temperatuurefficiënte golflengte. De temperatuurcorrecties zijn alleen mogelijk met de numerieke integratie van de experimentele curve van de spectrale stralingscoëfficiënt.

4. Pyrometers met twee kleuren (kleur of verhouding). Dit zijn de pyrometers van het spectrum of spectrale strook die de verhouding van de meetstraling in twee verschillende banden van het spectrum gebruiken om de temperatuur te bepalen. Met smalle spectrale banden kunnen temperatuurcorrecties worden berekend met betrekking tot spectrale stralingscoëfficiënten voor twee efficiënte golflengten. Deze pyrometers bepalen de verhouding van de helderheid meestal in de blauwe en rode spectrale gebieden b.1 (λ1, t) / b.2 (λ2, T.) (bijvoorbeeld voor golflengten λ1 \u003d 0,48 μm en λ2 \u003d 0,60 μm.). De schaal van de inrichting wordt gecalcineerd in ° C en toont de kleurtemperatuur TC. Echte temperatuur T. Lichamen worden bepaald door de formule

(3)

Kleurenpyrometers zijn minder nauwkeurig, minder gevoelig en complexer dan helderheid; Gebruikt in hetzelfde temperatuurbereik.

De gevoeligheid van kleurenpyrometers in het bereik van 1300 tot 4000 K is van 2 tot 10 K. Als er een sterke absorptie van uitgestraalde straling is, overschrijden kleurpyrometers de pyrometers van alle andere typen. De aanname van gelijke stralingscoëfficiënten voor twee verschillende golflengten is echter heel vaak niet waar.

Onder de optimale experimentele omstandigheden is de nauwkeurigheid van de door de standaard pyrometer 0,04 K bij 1230 K en 2 K bij 3800 K. Uiteraard is het onmogelijk om een \u200b\u200bdergelijke nauwkeurigheid te bereiken onder normale studies. De bovengrens van het meten van de pyrometers kan worden verhoogd door het gebruik van neutrale filters. De literatuur beschrijft een precisie-apparaat waardoor metingen bij temperaturen tot 10.000 K.

Om de emissiesluxen uit het monster en vanuit de lamp te vergelijken in plaats van een menselijk oog, kan een fysieke ontvanger (sensor) worden gebruikt. Dit verhoogt de snelheid en nauwkeurigheid van metingen en breidt ook hun bereik uit in de richting van lagere temperaturen als gevolg van de sensorgevoeligheid voor infraroodstraling.

Een zeer nauwkeurige spectrale pyrometer is een apparaat op basis van het principe van het tellen van Photon. Het biedt metingen in het bereik van 1400 tot 2200 K met nauwkeurigheid, van respectievelijk van 0,5 tot 1,0 K, volgens IPTS-68. In de meeste pyrometers wordt de stroom van onbekende (gemeten) straling vergeleken met de lampemissievloer en de meetnauwkeurigheid afhangt van de kenmerken van de lamp, en de belangrijkste bron van fouten is de verplaatsing van de stralingsparameters. In een pyrometer met het tellen van fotonen wordt de monsterstralingsstroom direct gemeten en voor kalibratie slechts één vast punt (goudsmeltpunt) is noodzakelijk en instelbaar, maar geen gekalibreerde stralingsbron.

Er zijn ook een aantal niet-traditionele meetmethoden die worden gebruikt wanneer het gebruik van conventionele methoden onmogelijk of fout is, te groot. Dit is het gebruik van de temperatuurafhankelijkheid van de verbreding van de lijnen in de emitter en in de absorber (de maximale boventemperatuur is slechts 1300 k). Dit is een ruisthermometer op basis van de afhankelijkheid van de geluidsspanning van elektrische weerstand op temperatuur (de praktische limiet van 1800 k). Thermometers van dit type worden met succes gebruikt bij het meten van cryogene temperaturen. De nauwkeurigheid van de meting is 1 K en het beste resultaat in het bereik van 300 tot 1300 K is zelfs ± 0,1 K. Het is ook akoestische of ultrasone thermometers met behulp van de afhankelijkheid van de snelheid van het geluid uit de temperatuur.

Een interessante indirecte werkwijze voor het meten van temperaturen is gebaseerd op de bepaling van de verwarmingscurve van de overeenkomstige thermometer gedurende een bepaalde tijd zonder de noodzaak om een \u200b\u200beindige evenwichtstemperatuur te bereiken, die ongeldig kan zijn voor deze thermometer.

Er zijn veel variëteiten van thermometers. Elk type heeft zijn eigen kenmerken en voordelen. Een van de meest gewilde meters is een gasthermometer. Dit apparaat onderscheidt zich door zijn bruikbaarheid en duurzaamheid. Deze apparaten zijn voornamelijk gemaakt van glas of kwarts, dus de temperatuur die de maatregelen moet zijn of niet te hoog. Moderne modellen verschillen van hun voorgangers, maar er zijn geen fundamentele veranderingen in het werk van nieuwe apparaten.

Kenmerken

De gasthermometer is een analoog van de manometer (drukmeter). Gebruik vaak constante volumeters. In dergelijke apparaten varieert de gastemperatuur afhankelijk van de druk. De limiet is een dergelijke thermometer bedraagt \u200b\u200b1.300 K. De bovenstaande thermometertoorten onderscheidt zich door een brede vraag. Bovendien worden nieuwe, verbeterde modellen gepresenteerd op de moderne markt.

Het principe van de werking van de gasthermometer is identiek aan een vloeibare meter en is gebaseerd op het effect van fluïdumuitbreiding wanneer het verwarmd wordt, alleen inert gas wordt gebruikt als een werkstof.

Voordelen

Met het instrument kunt u de temperatuur meten in de grenzen van 270 en tot 1.000 graden. Het is ook de moeite waard om de hoge nauwkeurigheid van het apparaat te vermelden. Een gasthermometer heeft een sterke kant - betrouwbaarheid. Tegen de kosten van de instrumenten zijn behoorlijk democratisch, maar de prijs zal afhangen van de fabrikant en kwaliteit van het apparaat. Bij het kopen van een apparaat is het beter om geen echt hoogwaardige optie te behalen en te verkrijgen die op het werk nauwkeurig zal zijn en zo veel mogelijk en effectief zal meegaan.

Toepassingsgebied

De gasmeter dient om de temperatuur van stoffen te bepalen. Kan worden gebruikt in gespecialiseerde laboratoria. Het meest nauwkeurige resultaat wordt getoond wanneer de stof helium of waterstof is. Ook gebruikt dit type thermometers om de werking van andere apparaten te meten.

Vaak worden gasthermometers gebruikt voor de viriale coëfficiënt. Dit type thermometer kan ook worden gebruikt voor relatieve meting met behulp van een dubbel apparaat.

Een gasthermometer wordt voornamelijk gebruikt om de temperatuurindicatoren van bepaalde stoffen te meten. Dit apparaat is op grote schaal in de vraag in de industrie van natuurkunde en scheikunde. Bij gebruik van een hoogwaardige gasthermometer is een hoge nauwkeurigheid van indicatoren gegarandeerd. Dit type temperatuurmeter is zeer eenvoudig te gebruiken.