Skalowanie termopary i wyznaczanie temperatury krzepnięcia stopu-opracowanie

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego fizyki, numer 20.
Temat: SKALOWANIE TERMOPARY I WYZNACZANIE TEMPERATURY KRZEPNIĘCIA STOPU. Celem ćwiczenia to poznanie zjawisk termoelektrycznych oraz przykładów ich zastosowań, a w szczególności zapoznanie z budową, zasadą działania i pomiarem temperatury za pomocą termopary oraz wyznaczenie temperatury krzepnięcia stopu.
Przebieg ćwiczenia:
a) Schemat układu pomiarowego: 1) Miernik elektryczny ( woltomierz ). 3c) Tygiel.
2) Grzejnik elektryczny. 4) Mieszadło.
3a) Naczynie z wodą. 5) Termometr wzorcowy.
3b) Naczynie Dewara (termos z mieszaniną lodu i wody ) 6) autotransformator
b) Skalowanie termopary i wyznaczanie współczynnika termoelektrycznego:
W pierwszym etapie ćwiczenia wyznaczamy charakterystykę termopary, czyli zależność wartości prądu termoelektrycznego ( prąd termoelektryczny jest wywołany dyfuzją elektronów swobodnych pomiędzy metalami ) od różnicy temperatur na spojeniu termopary. Temperatura odniesienia w naszych pomiarach wynosi 0 oC ( co odpowiada 273 K ), do uzyskania której wykorzystujemy mieszaninę wody z lodem. Drugie spojenie termopary umieszczamy w specjalnym pojemniku wypełnionym wodą, którą podgrzewamy grzałką elektryczną. Co dwa stopnie w zakresie od 24 oC notujemy wartość napięcie prądu, do uzyskania temperatury 90 oC: Numer pomiaru:
k
Temperatura:
tk [ oC ]
Temperatura: Tk [ K ]
Napięcie: Uk [mV]
Współczynnik:
k [ mV/K ]
1.
24
297
0,888
0,0370
2.
26
299
0,979
0,0377
3.
28
301
1,058
0,0378
4.
30
303
1,147
0,0382
5.
32
305
1,226
0,0383
6.
34
307
1,319
0,0388
7.
36
309
1,396
0,0388
8.
38
311
1,488
0,0392
9.
40
313
1,569

(…)

…: = , w powyższym wzorze: E ;
gdzie: k - stała Boltzmana, h - stała Plancka,
E - energia Fermiego, m - masa elektronu,
e - ładunek elektronu, V - objętość,
N - liczba elektronów.
Przy wyznaczaniu współczynnika termoelektrycznego można przyjąć ( gdyż w naszym przypadku różnica temperatur nie jest zbyt duża ) w przybliżeniu liniową zależność siły termoelektrycznej od różnicy temperatur spojeń…
… indukowane jest napięcie kontaktowe.
Taki układ charakteryzuje wiele zalet, przede wszystkim wysoka czułość, szeroki zakres pomiarowy, a co najważniejsze zamienia wielkości nieelektryczne ( temperatura ) na wielkości elektryczne ( napięcie ). Daje to możliwość przesyłania sygnałów na duże odległości przy nieznacznych zniekształceniach. Sygnał taki może być poddany bezpośrednio przekształceniu…
... zobacz całą notatkę