Tomasz Michalski

Wyznaczanie charakterystyki termopary

żelazo - miedź.

We wszystkich przewodnikach, które mają elektronowy charakter przewodnictwa elektrycznego istnieje pewna ilość elektronów przewodnictwa zwanych też elektronami swobodnymi będących w termicznym, chaotycznym ruchu. Klasyczna teoria przewodnictwa elektronowego metali wprowadza pojęcie gazu elektronowego, do którego stosuje się statystyka Boltzmanna. Wprawdzie oparte na tym modelu wnioski nie zawsze w pełni zgadzają się z doświadczeniem, ale w zagadnieniach termoelektryczności model ten może być stosowany zapewniając dostateczną zgodność teorii z doświadczeniem w pierwszym przybliżeniu.

W wyniku termicznego ruchu, niektóre elektrony mogą opuścić powierzchnię przewodnika w konsekwencji czego na pograniczu przewodnika z powietrzem pojawia się podwójna warstwa ładunków elektrycznych i różnica potencjałów przeciwdziałająca dalszej dyfuzji elektronów z przewodnika do powietrza.

Siłę elektromotoryczną nazywamy często siłą termoelektryczną, a zjawisko to może być wykorzystane do pomiaru temperatur. W tym celu stosuje się najprostsze elementy tzw. Termopary:

Schemat:

Tabela pomiarowa:

Fe-Const.	Fe-Cu		 	 	γ 	E' [mV]
0,0	0,00	0,00	Symb. Nieozn.	Symb. Nieozn.	Symb. Nieozn.	0
0,5	0,06	9,24	0,00649114	0,702248562	75,97324254	60060,06
1,0	0,12	18,36	0,00653761	0,356169773	19,40416533	120120,12
1,5	0,17	27,34	0,00621769	0,227410114	8,31745007	170170,17
2,0	0,22	36,21	0,00607627	0,16782272	4,63516066	220220,22
2,5	0,27	44,96	0,00600595	0,13359771	2,97177988	270270,27
3,0	0,31	53,59	0,00578436	0,10793174	2,01392326	310310,31
3,5	0,34	62,12	0,00547305	0,08810078	1,41817614	340340,34
4,0	0,38	70,55	0,00538634	0,076349126	1,08221689	380380,38
4,5	0,41	78,88	0,00519809	0,065902748	0,83553252	410410,41
5,0	0,44	87,11	0,00505137	0,057991744	0,66576800	440440,44
5,5	0,47	95,24	0,00493481	0,051813507	0,54402086	470470,47
6,0	0,50	103,29	0,00484081	0,046866945	0,45374825	500500,5
6,5	0,52	111,25	0,00467424	0,042016439	0,37768278	520520,52
7,0	0,53	119,12	0,00444918	0,037349411	0,31353621	530530,53
7,5	0,55	126,92	0,00433356	0,034144932	0,26903453	550550,55
8,0	0,56	134,63	0,00415953	0,030895821	0,22948568	560560,56
8,5	0,57	142,27	0,00400652	0,028161796	0,19794890	570570,57
9,0	0,58	149,83	0,00387104	0,025836072	0,17243512	580580,58
9,5	0,58	157,32	0,00368673	0,023434478	0,14895975	580580,58
10,0	0,58	164,74	0,00352069	0,021371082	0,12972562	580580,58
10,5	0,58	172,09	0,00337029	0,019584255	0,11380113	580580,58
11,0	0,58	179,38	0,00323342	0,018025883	0,10049185	580580,58
11,5	0,57	186,60	0,00305472	0,016370743	0,08773344	570570,57
12,0	0,56	193,75	0,00289028	0,014917322	0,07699142	560560,56
12,5	0,55	200,85	0,00273839	0,013634107	0,06788264	550550,55
13,0	0,54	207,88	0,00259761	0,01249551	0,06010826	540540,54
13,5	0,53	214,86	0,00246672	0,011480584	0,05343281	530530,53
14,0	0,51	221,78	0,00229958	0,010368735	0,04675236	510510,51
14,5	0,50	228,64	0,00218681	0,00956424	0,04183027	500500,5
15,0	0,47	235,45	0,00199615	0,008477869	0,03600652	470470,47
15,5	0,44	242,21	0,00181660	0,007500099	0,03096522	440440,44
16,0	0,41	248,92	0,00164715	0,006617299	0,02658454	410410,41
16,5	0,37	255,57	0,00144775	0,00566479	0,02216536	370370,37
17,0	0,34	262,17	0,00129685	0,004946514	0,01886728	340340,34
17,5	0,31	268,73	0,00115357	0,004292677	0,01597392	310310,31
18,0	0,28	275,24	0,00101730	0,003696047	0,01342849	280280,28
18,5	0,23	281,70	0,00081647	0,002898338	0,01028868	230230,23
19,0	0,19	288,12	0,00065945	0,002288815	0,00794400	190190,19
19,5	0,10	294,49	0,00033957	0,001153068	0,00391546	100100,1
20,0	0,00	300,82	0	0	0	0

Wzory:

___________

Θ = ((√² + 4 U) - ) / 2

Θ = T - T₀

  0,0537 [mV/K]

  , [mV/K]

E'    ^γ^

^⇓

γ  ' (  ^^

---