Termoparan - ćwiczenia

wiczenie 9 ”Termopara”
Temat: Termopara
Cel: Zbadanie zjawiska Seebecka i poznanie zastosowania termopary w termometrii.
Przyrzdy: Dwie identyczne termopary, woltomierz, termometr, naczynie z mieszanin wody i lodu, podgrzewane naczynie z wod, naczynie ze stopem Wooda.
I. Metoda pomiaru
Na styku dowolnych dwch rnych materiaw zachodzi zjawisko wymiany elektronw, w wyniku czego warstwy stykajce si s naadowane adunkami przeciwnego znaku. W obszarze styku istnieje wic kontaktowe pole elektryczne i pomidzy materiaami stykajcymi si wystpuje kontaktowa rnica potencjaw, nazywana wprzypadku styku dwch rnych metali napiciem Galvaniego. Zaley ono od rodzaju stykajcych si metali oraz od temperatury styku. Jeli z dwch drutw, np. miedzianego i aluminiowego wykonamy obwd zamknkity, to na stykach Cu/Al powstaj napicia Galvaniego skierowane przeciw sobie. Gdy temperatury obydwu stykw s jednakowe, to napicia te kompensuj si cakowicie. Gdy temperatury stykw s rne, to napicia Galvaniego nie zrwnowa si i w obwodzie popynie prd nazywany termoelektrycznym. Rnica napi Galvaniego stanowi si elektromotoryczn wzbudzajc prd w tym obwodzie. Nazywana jest si termoelektryczn. Zjawisko powstawania siy termoelektrycznej w obwodzie zoonym z dwch przewodnikw jest nazywane zjawiskiem termoelektrycznym Seebecka. Obwd zoony z dwch przewodnikw, ktrych styki mog znajdowa si w rnych temperaturach, nazywa si termopar. Dowiadczenie wykazuje, e wielko siy termoelektrycznej jest proporcjonalna do rnicy temperatur stykw termopary, a wspczynnik proporcjonalnoci jest zaleny od rodzajw materiaw tworzcych styki.
Pomiar siy termoelektrycznej wymaga wczenia w obwd woltomierza. Przy wczeniu woltomierza wjeden z przewodw termopary powstaj dodatkowe zcza, ktre w przypadku rnicy temperatur wprowadzaj dodatkowe zaburzenie. Mona tego unikn przez zastosowanie przycze woltomierza z zachowaniem identycznej temperatury stykw. Termopara badana w laboratorium ma przycza dowoltomierza utrzymywane w temperaturze pokojowej (rys.1). Wtedy mierzone woltomierzem napicie bdzie proporcjonalne do rnicy temperatur zcza ciepego T1 i zimnego T2:
(1)
Rys.1.Termopara w laboratorium wykonana jest z dwch rodzajw drutw, oznaczonych symbolicznie a i b
Temperatura T2 wody chodnej znajdujcej si w naczyniu Dewarajest praktycznie staa w czasie prowadzenia wiczenia..Dlatego sia termoelektryczna zalena od rnicy temperatur ma warto rn przy rnych wartociach temperatury ciepego zcza. Gdy wyznaczymy zaleno pomidzy temperatur T1 i si termoelelektryczn to termopara jest wycechowana do pomiaru temperatury. W tym wiczeniu termopara zostanie wykorzystana do wyznaczania temperatury topnienia stopu Wooda. Rys.2.Przykadowe zalenoci temperatury ukadu od iloci dostarczonego ciepa (a) i siy termoelektrycznej od czasu (b) przy przy podgrzewaniu ze sta moc.

(…)

… na rysunku 1. Jedno spojenie termopary znajduje si wnaczyniu zgrzak wypenionym wod. Drugie spojenie termopary znajduje si w naczyniu Dewara z wod. Po doczeniu woltomierza do termopary i wybraniu odpowiedniego zakresu pomiarowego (0-10 mV) naley mierzy zaleno pomidzy si termoelektryczn termopary atemperatur podgrzewanej wody. Pomiary naley przeprowadzi przy zmianie temperatury wody o kilka stopni.
Termopara…
... zobacz całą notatkę