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! |
Мы поможем в написании ваших работ!