Ytrxdgf

  • 14 окт. 2012 г.
  • 2125 Слова
ЭКСПЕРИМЕНТ № 1.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ


1. Цель работы
Цель работы – ознакомиться с методами измерения температуры, практически научиться изготавливать простейшие измерители температуры и пользоваться ими; освоить методы обработки результатов эксперимента; измерить распределение температуры в газовом потоке.

2. Обоснование использования термопар и термисторов
дляизмерения температуры
В силу удобства пользования, простоты измерения и невысокой стоимости термопара занимает ведущее место в промышленной термометрии.
Природа термоэлектричества хорошо известна, однако теория не может предсказать с нужной для практики точностью термоэлектрические свойства конкретного металла или сплава. Поэтому для большинства практически важных термопар соотношение между ихтермо-э.д.с. и разностью температур спаев остается чисто эмпирическим. Для термопар, применяющихся особенно широко, это соотношение между э.д.с. и температурой введено в международные стандартные справочные таблицы.
Природу термоэлектричества в металле легко качественно понять на основе простой модели электронного газа. Будем рассматривать металл как жесткую решетку атомов, между которыми газсвободных электронов может свободно двигаться под действием электрических и магнитных полей и температурных градиентов. При наличии перепада температуры в проводнике электроны диффундируют от горячего конца к холодному, передавая решетке часть своей кинетической энергии. Это процесс теплопроводности. Избыток электронов, возникший в холодном конце проводника, вызывает градиент электрического потенциала.Отрицательный заряд на холодном конце нарастает до момента достижения динамического равновесия между числом электронов с большей энергией, диффундирующих от горячего конца к холодному под действием градиента температуры и числом электронов, перемещающихся от холодного конца к горячему под действием градиента потенциала электрического поля. Этот градиент потенциала существует, пока естьградиент температуры и называется термоэлектрической э.д.с. Отсюда следует, что термо-э.д.с. не может возникнуть без температурного градиента.
Очевидно, что термо-э.д.с. должна зависеть от механизма рассеяния электронов на кристаллической решетке. Другими словами, средняя длина свободного пробега электронов будет зависеть от их кинетической энергии. Эта зависимость очень сложна, что, в свою очередь,препятствует количественному описанию термоэлектричества, хотя качественная картина очень проста.
Сложность связи между энергией электронов и их рассеянием приводит к тому, что термо-э.д.с. разных металлов оказываются очень сильно отличающимися друг от друга. Именно это различие термо-э.д.с. разных сплавов делает возможным применение этого явления для измерения температуры, поскольку термопара всегда состоит издвух различных проводников, и мерой температуры служит разность напряжений. Эта разность э.д.с. носит название эффекта Зеебека.
Иногда при измерении малых изменений температуры используются термисторы. Термин «термистор» происходит от слов «термочувствительный резистор». Это полупроводниковые приборы, выполненные на основе смешанных окислов металлов. Современные термисторы почти всегдапредставляют собой смеси окислов и изготавливаются путем спекания микронных частиц компонентов в контролируемой атмосфере. Наиболее стабильными термисторами при температурах ниже -2500С и поэтому представляющими наибольший интерес для термометрических целей в этом диапазоне являются термисторы на основе смешанных окислов магния и никеля или магния, никеля и кобальта.
Термисторы представляют особый интерес дляизмерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям (магниторезистивный эффект – увеличение сопротивления образца, помещаемого в магнитное поле – для металла быстро возрастает с понижением температуры ниже 40К, для полупроводника - нет).

3. Изготовление термопары

3.1.Способы изготовления термопар
Для изготовления...
tracking img