background image

POLITECHNIKA POZNAŃSKA 

Laboratorium Podstaw Elektrotermii 

  

Dwiczenie nr 2 

  

Temat: Charakterystyki termometryczne termoelementów i metalowych 

oporników termometrycznych. 

Rok akademicki: 2013/2014 
  
Wydział: Elektryczny 
   
Nrgrupy: E-3/1-1 
  

Wykonawcy: 

1.  Maciej Piszczek 
2.  Łukasz Lorek 
3.  Przemysław Nowak 
4.  Katarzyna Szydłowska 
5.  Maksymilian Belter 
6.  Marcin Budzyoski 
7.  Grzegorz Goździalski 
8.  Krzysztof Siegert 

Data 

Wykonania 

dwiczenia 

Oddania 

sprawozdania 

19.03.14 

26.03.14 

Ocena: 

Uwagi: 
  
 
 

1.  Cel dwiczenia 

 

Celem 

dwiczenia 

jest 

poznanie 

rodzajów 

termoelementów 

oporników 

termometrycznych,  zjawisk  fizycznych,  którym  one  podlegają,  a  także  zidentyfikowanie  ich 
na podstawie charakterystyk termometrycznych. 
 

2.  Wiadomości teoretyczne 

 

Termoelementy 

oporniki 

termometryczne 

to 

elementy 

termometrów 

termoelektrycznych  i  rezystancyjnych.  Przetwarzają  one  wielkości  cieplne  na  wielkości 
elektryczne.  Termoelementy to  połączone  na  jednym  koocu  różne  materiały (metale/stopy 
metali/niemetale).  Miejsce  danego  połączenia  nazywamy  spoiną  pomiarową.  Gdy  daną 
spoinę umieścimy w innej temperaturze niż wolne kooce, to między wolnymi koocami pojawi 
się  siła  termoelektryczna  E,  będąca  składową  dwu  sił  –  Peltiera  (w  spoinie  pomiarowej) 
i Thomsona (występującej na termoelektrodach). 

Zjawiskami  termoelektrycznymi  występującymi  w  termoelemencie  rządzą  trzy  prawa: 

prawo  trzeciego  przewodnika,  prawo  kolejnych  przewodników  oraz  prawo  kolejnych 
temperatur. 

Materiały, z których budowane są termoelementy, powinny cechowad się własnościami 

pozwalającymi  dokładnie  i  w  szerokim  zakresie  zmierzyd  temperatury  różnych  obiektów. 
Najczęściej  stosowanymi  termoelementami  są:  platynorod-platyna  (PtRh  10  -  Pt), 
platynorod-olatynorod (PtRh 30 – PtRh 6), nikielchrom-nikielaluminium (NiCr – NiAl), miedź-
konstantan  (Cu  –  Konst),  żelazo-konstantan  (Fe  –  Konst),  nikielchrom-konstantan  (NiCr  – 
Konst). 

 
 

background image

3.  Układ pomiarowy 

 

 

 

4.  Przebieg dwiczenia 

 
- połączono układ pomiarowy wg powyższego schematu 
- nagrzewano piec do temperatur, którym odpowiadają następujące nastawy na regulatorze: 
30, 45, 60, 75, 95, 110, 130 °C (kresek) 
-  dla  każdej  z  powyższych  nastaw  zmierzono  miliwoltomierzem  siły  termoelektryczne 
każdego  z  pięciu  badanych  termoelementów,  a  także  omomierzem  rezystancję  opornika 
termometrycznego 
- na podstawie tablic z charakterystykami termometrycznymi termoelementów wyznaczono 
ich rzeczywiste temperatury. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

5.  Wyniki pomiarów 

 

1 – termoelement wzorcowy (platynorod-platyna PtRh10 – Pt); 2,3,4,5 – termoelementy badane; 
6 – badany opornik termometryczny 
 
Temperatura wolnych kooców termoelementów = 22°C 
E – siła termoelektryczna 
R – rezystancja opornika termometrycznego 
T – temperatura spoiny termoelementu 

 

30 kresek 

45 kresek 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

0,23 

58,5 

0,33 

73,5 

1,54 

59,5 

2,11 

73,5 

2,23 

61,0 

3,04 

75,0 

1,72 

59,0 

2,37 

72,0 

2,70 

61,0 

3,58 

73,5 

R [Ω] 

T [°C] 

R [Ω] 

T [°C] 

123,11 

60,0 

128,09 

73,0 

 

60 kresek 

75 kresek 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

0,47 

93,0 

0,57 

105,0 

2,77 

89,5 

3,52 

107,5 

4,00 

91,0 

5,04 

108,0 

3,15 

88,0 

4,02 

105,0 

4,75 

90,0 

6,02 

107,0 

R [Ω] 

T [°C] 

R [Ω] 

T [°C] 

134,12 

89,0 

140,56 

105,5 

 

95 kresek 

110 kresek 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

0,72 

126,5 

0,83 

141,0 

4,38 

128,0 

4,98 

143,0 

6,27 

128,0 

7,11 

141,5 

5,06 

125,0 

5,80 

139,0 

7,57 

127,5 

8,62 

142,0 

R [Ω] 

T [°C] 

R [Ω] 

T [°C] 

148,05 

125,0 

153,10 

139,0 

 

130 kresek 

Lp. 

E [mV] 

T [°C] 

1,01 

162,0 

5,95 

167,0 

8,52 

164,0 

7,03 

161,0 

10,43 

165,0 

R [Ω] 

T [°C] 

161,54 

162,0 

background image

 

6.Charakterystyki termometryczne badanych termoelementów 

 
 
 
a) termoelement nr 2 rozpoznany jako: nikielchrom-nikielaluminium 
 

 

 
 
 
 
b) termoelement nr 3 rozpoznany jako: Fe-kopel 
 

 

 
 

0

1

2

3

4

5

6

7

59

73

89

107

128

143

167

Si

ła

 term

o

el

ektry

cz

n

[m

V

]

Temperatura [°C]

Charakterystyka E=f(t) NiCr-NiAl

Wartości zmierzone

Wartości z tabeli

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

61

75

91

108

128

141

164

Si

ła

 term

o

e

le

ktry

cz

n

[m

V

]

Temperatura [°C]

Charakterystyka E=f(t) Fe-Kopel

Wartości zmierzone

Wartości z tabeli

background image

c) termoelement nr 4 rozpoznany jako: Cu-kopel 
 
 
 

 

 
 
 
d) termoelement nr 5 rozpoznany jako: Chromel-kopel 
 
 
 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

59

72

88

105

125

139

161

Si

ła

 term

o

el

ektry

cz

n

[m

V

]

Temperatura [°C]

Charakterystyka E=f(t) Cu-Kopel

Wartości zmierzone

Wartości z tabeli

0

2

4

6

8

10

12

61

73

90

107

127

142

165

Si

ła

 term

o

e

le

ktry

cz

n

[m

V

]

Temperatura [°C]

Charakterystyka E=f(t) Chromel-Kopel

Wartości zmierzone

Wartości wzorcowe

background image

e) termoelement nr 6 rozpoznany jako: opornik termometryczny Pt100 
 
 

 

 
 

7.  Wnioski i analiza otrzymanych wyników 

 
 

W  dwiczeniu  tym  badaliśmy  właściwości  termoelementów  oraz  opornika 

termometrycznego.  Badania  polegały  na  pomiarach  siły  elektromotorycznej  (dla 
termoelementów)  oraz  rezystancji  (dla  opornika  termometrycznego).  Mieliśmy  dane  6 
elementów- 5 termoelementów oraz 1 opornik termometryczny. Na podstawie wzorcowego 
termoelementu  określiliśmy  temperatury  spoiny  dla  wszystkich  przypadków  pomiarowych. 
Do  tego  znamy  temperaturę  wolnych  kooców  oraz  charakterystykę  termometryczną, 
mierząc napięcie pomiędzy dwoma wolnymi koocami. Po porównaniu uzyskanych wartości z 
danymi  tablicowymi  możemy  określid  rodzaj  badanego  termoelementu.  Wartości  siły 
termoelektrycznej  zmierzonej  należało  zsumowad  z  wartością  siły  termoelektrycznej  dla 
temperatury odniesienia. Dla tak otrzymanych wartości siły termoelektrycznej wykreśliliśmy 
charakterystyki:  dla  termoelementów  E=f(t)  oraz  dla  opornika  termometrycznego  R=f(t). 
porównując  tak  wykreślone  charakterystyki  z  charakterystykami  znormalizowanymi 
zauważyliśmy,  że  pokrywają  się  ze  sobą,  co  świadczy  o  dokładności  tej  metody  przy 
wyznaczeniu charakterystyk.  

Drobne  niedokładności  wynikają  przede  wszystkim  z  właściwości  (nieczystośd 

chemiczna) materiałów zastosowanych do budowy termoelementów.  
Kolejno  rozpoznane  przez  nas  termoelementy  to:  wzorcowy-  platynorod-platyna, 
nikielchrom-nikielaluminium, Fe-Kopel, Cu-Kopel, Cr-Kopel oraz opornik termometryczny Pt 
100. 

 

 

100

110

120

130

140

150

160

170

60

73

89

105,5

125

139

162

R

e

zy

stan

cja

Temperatura [°C]

Charakterystyka R=f(t)

Wartości zmierzone