Zjawisko termoelektryczne - pomiar temperatury
za pomocą termoogniwa.
Imię i Nazwisko |
Sylwia Furmańczuk Marcin Dec Dmytro Hrynievych |
PWSZ |
Mechanika i Budowa Maszyn |
Semestr I |
GRUPA I |
Zamość, 14.11.2013
Wstęp:
Termoogniwo zwane również termoparą stanowi ukad złożony z dwóch różnych przewodników, zwykle cienkich drucików zespolonych ze sobą na końcach.
Zjawisko termoelektryczne - efekt bezpośredniej transformacji napięcia elektrycznego występującego między dwoma punktami układu ciał na różnicę temperatur między tymi punktami, lub odwrotnie: różnicy temperatur na napięcie elektryczne. Zjawisko to jest wykorzystywane do
ogrzewania,
chłodzenia,
pomiaru temperatury.
Ponieważ napięciem elektrycznym łatwo jest sterować i można je dokładnie rejestrować, urządzenia wykorzystujące zjawisko termoelektryczne pozwalają na bardzo precyzyjną kontrolę temperatury i na automatyzację procesów chłodzenia i ogrzewania.
Na czym polega zjawisko termoelektryczne?
Zjawisko termoelektryczne polega na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki gdy ich złącza znajdują się w różnych temperaturach. Zjawiska termoelektryczne są szeroko wykorzystywane zarówno do pomiaru wysokich temperatur, jak i przy wykrywaniu bardzo słabego ogrzania. Jest to urządzenie proste i dość dokładne.
Zalety termopar to:
bardzo szeroki zakres temperatur
krótki czas reakcji
kompaktowa budowa
wyjątkowo duża odporność na drgania
stabilność długoczasowa i dokadność
Cel ćwiczenia:
Przeprowadzane ćwiczenie ma na celu zapoznania się z zagadnieniami związanymi z zjawiskiem termoelektrycznym. Należy wykonać kalibrację termopary. Konieczne jest wykonanie charakterystyki cechowania termopary. Wyznaczyć różnicę temperatur ΔT oraz wyznaczenie stałej α termoogniwa .
Opracowanie odczytów w tabeli:
Tt [K] |
Tz [K] |
ΔT [K] |
U [działki] |
α [działki/K] |
301 |
301 |
0 |
0 |
4 |
306 |
|
5 |
10 |
|
311 |
|
10 |
21 |
|
316 |
|
15 |
42 |
|
321 |
|
20 |
76 |
|
326 |
|
25 |
107 |
|
331 |
|
30 |
143 |
|
336 |
|
35 |
177 |
|
341 |
|
40 |
245 |
|
Obliczenia:
1. Wyznaczenie różnicy temperatur ΔT ze wzoru ΔT= Tz-Tt i uzupełnienie kolumny ΔT w tabeli.
2. Obliczenie stałej α termoogniwa ze wzoru
, gdzie
U 2 - ilość działek dla różnicy temperatur ΔT2.
U 1 - ilość działek dla różnicy temperatur ΔT1.
Powyższe wartości odczytuje się z sporządzonej charakterystyki.
Wnioski:
Przed rozpoczęciem pomiaru temperatury termoogniwo zastało skalibrowane, czyi wyrównaniu temperatur na obu spoinach termoogniwa i ustawieniu wartości 0 na podziałce galwanometru.
Następnie wyznaczono różnice temperatur ΔT przez stopniowe ogrzewanie jednej ze spoin termoogniwa .Zaznaczono dane na wykresie i wyznaczono charakterystykę metodą napiętego sznurka. Po wyznaczeniu charakterystyki wykazało że zależność ilości działek od temperatury jest liniowa.
Stała termopary α została wyznaczona z charakterystyki termoogniwa.
odczytywane wartości z galwanometru to ilość działek elementarnych przyrządu pomiarowego a nie wartości skali. Aby je otrzymać należy ilość działek zwiększyć czterokrotnie.
Termopary są wykorzystywanie m.in.
w następujących gałęziach przemysłu:
· chemicznym
· farmaceutycznym rys. schemat termopary
· produkcji energii
· inżynierii mechanicznej
· spożywczym
· wydobywczym
· żelaznym i stalowym
· ceramicznym i szklarskim
Wykorzystywane w kuchenkach mikrofalowych, piecach gazowych.
2