Введение поправок к показаниям термометра.



Смещение нулевой точки может возникнуть в результате естественного старения стекла. Например, в свидетельстве указано, что поправка, относящаяся к 300 0С равна -0,2°С, а положение нулевой точки смещено на -0,1 0С. Вновь найденное положение нулевой точки (лежащее в пределах допустимой погрешности -0,2°С) равно +0,10С. Тогда поправка к показанию термометра в точке 3000С равна:

 

                                                                                 (3)

 

Если при измерении температуры лабораторный термометр, тарированный при полном погружении, имеет выступающий столбик, то необходимо ввести поправку

 

,                                                                                                          (4)

где п — высота выступающего столбика в делениях шкалы;

 = 0,00018 - коэффициент видимого объемного расширения рту­ти,

К-1; t — температура, показываемая термометром, °С;

tвс — средняя температура выступающего столбика, °С.

Следует заметить, что поправка на выступающий столбик, вследствие того, что температуру выступающего столбика невозможно точно определить, может быть определена с погрешностью не ниже ±10%. Таким образом, если необходимо определить в эксперименте точное значение температуры, то следует использовать более точный метод измерения.

Ртутные термометры применяются для измерения температур от -35 до ±650 0С. Конечный предел измерения достигается путем искусственного повышения точки кипения ртути. С этой целью у термометров для измерения высоких температур пространство капилляра над ртутью, из которого предварительно удален воздух, заполняется инертным газом (азотом) под давлением. Для 6000С и выше трубки изготавливаются из кварца.

 

Рис. 1. Термометры жидкостно-стеклянные

Ртутные термометры бывают с вложенной шкалой и палочные. По назначению ртутные термометры разделяются на технические, лабораторные и образцовые.

В зависимости от места установки термометров их хвостовая часть может быть прямая или изогнутая и иметь разную длину. При измерении температуры ртутным термометром необходимо учитывать поправку на температуру выступающего столбика ртути, так как при градуировке термометр полностью погружается в среду с постоянной температурой.

Спиртовые термометры применяются для измерения невысоких температур до +1000С.

Достоинства: широкий интервал измерения температур, дешевизна, простота изготовления и применения, большая точность измерения.

Недостатками жидкостно-стекляных термометров являются их хрупкость, невозможность дистанционной передачи и автоматической записи показаний, большая инерционность, необходимость учета поправки на выступающий столбик ртути.

Дилатометрические термометры. Принцип действия дилатометрического термометра основан на различии коэффициентов теплового расширения двух твердых тел.

Зависимость длины твердого тела от его температуры определяется выражением:

 ,                                                                                                   (5)

Где - длина тела при температуре 00С;

Ь- средний температурный коэффициент линейного расширения тела, град-1.

Различают стержневые и пластинчатые(биметаллические) дилатометрические термометры.

Стержневой термометримеет закрытую с одного конца трубку, изготовленную из материала с большим коэффициентом линейного расширения, которую помещают в измеряемую среду. В трубку вставлен стержень, изготовленный из материала с малым коэффициентом линейного расширения и жестко закрепленный с закрытым концом трубки другой конец стержня при помощи рычагов соединен со стрелкой или электрическим контактом. При изменении температуры трубка изменяет свою длину больше, чем стержень, за счет чего стержень перемещается и перемещает связанную с ним стрелку или электрические контакты.

Пластинчатый термометр состоит из двух изогнутых и спаянных между собой по краям металлических полосок с различными коэффициентами линейного расширения. Внутренняя полоска имеет большой коэффициент линейного расширения, а внешняя- малый. Один конец пластинок жестко крепится к корпусу, а другой конец при помощи рычагов соединен со стрелкой.

При увеличении температуры пластинки изгибаются в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения.

Биметаллические термометры не получили распространения как самостоятельные приборы и используются, главным образом, в качестве чувствительных элементов (датчиков) в сигнализаторах температуры.

Манометрические термометры основаны на использовании зависимости давления жидкости, паров или газов, заключенных в замкнутом объеме, от температуры (рис.2). диапазон измеряемых температур составляет -130 +5500С.

Манометрический термометр состоит из термобаллона (1), погружаемого в измеряемую среду, капилляра (2) и трубчатой пружины Бурдона овального или эллиптического сечения (3). При нагревании термобаллона, внутри которого находится рабочее вещество, пропорционально температуре повышается давление. Давление преобразуется манометрической пружиной в перемещение стрелки (4) указателя прибора.

Манометрические приборы, в зависимости от рабочего вещества, делятся на три типа: жидкостные (метиловый спирт, ртуть), паровые (бензол, хлор-этил, ацетон) и газовые (азот, гелий).

Достоинства: манометрические термометры могут быть снабжены сигнальными контактами, устройствами для дистанционной передачи показаний и устройствами для регистрации. Отсутствие электрических цепей позволяет применять их во взрывоопасной среде.

 

 

Недостатки: невысокая точность измерений, малая механическая прочность капиллярных трубок, инерционность, сложность ремонта и монтажа.

 

Термометры сопротивления.

Применяются в промышленности для измерения температур в пределах от -200 до +6500С.

Принцип действия термометров сопротивления основан на свойствах вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Зная зависимость сопротивление от температуры, можно по его измеренной величине судить о температуре измеряемой среды. В качестве материалов для изготовления термометров сопротивления применяют платину, медь и никель.

Особенно пригодной для термометра сопротивления является платина. Платиновый термометр сопротивления служит самым точным прибором для измерения температуры в лабораторных условиях. Во-первых, платину можно получить высокой степени чистоты, во-вторых, измерение сопротивления платины с изменением температуры в интервале от 0 до +6300С достаточно велико. 

 

Рис.3. Платиновый термометр сопротивления

 

Зависимость сопротивления платинного термометра Rt от температуры в интервале от 0 до +630 0С выражается уравнением

Rt=R0(1+At+Bt2),                                                                                                 (6)

Где Rt- сопротивление проволоки термометра при температуре t0С;

R0- сопротивление этой проволоки при температуре 00С;

А и В- постоянные термометра.

Конструкция платинового термометра сопротивления приведена на рис. 3. Платиновая проволока, диаметром, чаще всего, 0,1 мм, свитая в спираль (1), уложенна на кварцевом каркасе (2). К концам спирали припаяны выводы из платиновой проволоки – по два с каждого конца. Все это помещено в защитную кварцевую трубку (3).

Достоинства: широкий диапазон измерений, высокая точность и чувствительность, возможность дистанционной передачи и автоматической записи показаний, незначительная инерционность.

 


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 3529; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!