Измерение температуры

ЦелЬ работы – усвоение теоретического материала по разделу теплотехники «Параметры состояния рабочего тела», а также овладение навыками пользования теплотехническими приборами при экспериментальном определении температуры.

Задание

1. Экспериментальным путем определить температуру воды при помощи спиртового, ртутного, а также термоэлектрического термометра (термопары) и термометра сопротивления.

2. При помощи градуировочной таблицы хромель-копелевой термопары определить температуры воды по величине термоЭДС, измеренной милливольтметром.

3. Сравнить показания приборов, определить погрешности измерений и сделать вывод.

4. Ознакомится с принципом действия манометрического термометра и психрометра.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Температура – это один из важнейших параметров, определяющих тепловое состояние тела. Основной для ее измерения считается термодинамическая температурная шкала (Кельвина), строящаяся в соответствии со вторым законом термодинамики независимо от свойств термометрического вещества. Кроме того, в нашей стране применяется международная практическая температурная шкала (Цельсия), построенная на шести постоянных температурах равновесия между твердой и жидкой или жидкой и газообразной формы различных веществ при нормальном атмосферном давлении.

Измерить температуру непосредственно нельзя; можно определить ее значение только по каким-то другим физическим параметрам тела, которые изменяются однозначно в зависимости от температуры (например, объем, длина, электрическое сопротивление, термоэлектродвижущая сила, энергетическая яркость излучения).

В настоящее время в различных отраслях науки и в промышленности применяются десяти способов измерения температуры. Наиболее распространены следующие средства измерения: термометры расширения, термометры сопротивления, термоэлектрические термометры, пирометры.

1. Термометры расширения

1.1. Стеклянные жидкостные термометры

Принцип их действия основан на расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре, в зависимости от температуры. В качестве термометрической жидкости применяют ртуть, толуол, этиловый спирт, керосин, петролейный эфир, пентан и др.

По конструктивному исполнению (ГОСТ 28498-90) стеклянные термометры бывают палочные (тип А), с вложенной шкальной пластинной (тип Б) и с прикладной шкальной пластинной (тип В).

Палочный стеклянный термометр состоит из толстостенного капилляра, к которому снизу припаян резервуар с жидкостью, а шкала нанесена на наружной поверхности капилляра.

Термометр с вложенной шкалой состоит из капилляра с приваренной к нему стеклянным резервуаром, заполненным жидкостью. Вдоль капилляра расположена пластина со шкалой, а стеклянная оболочка припаяна к резервуару.

Термометр с прикладной шкальной пластиной имеет шкалу, к которой крепится капилляр с приваренным к нему резервуаром для жидкости.

К достоинствам стеклянных жидкостных термометров относятся высокая точность измерения, простота и дешевизна. Недостатками их являются относительно плохая видимость передачи показаний, а также невозможность ремонта термометров.

2. Манометрические термометры (ГОСТ 8624-80)

П ринцип действия их основан на зависимости давления термометрического вещества в герметически замкнутом объеме от температуры. Термосистема манометрического термометра (рис.6.1.) состоит из термобаллона 1, капилляра 2 и манометрической пружины 3, один конец которой соединен с капилляром, а другой (запаянный) – со стрелкой измерительного прибора (манометра со шкалой, проградуированной в градусах Цельсия).

Термобаллон погружается полностью в измеряемую среду, и рабочее вещество, находящееся в нем, принимает температуру измеряемой среды. При этом в термосистеме устанавливается давление, определяемое температурой измеряемой среды. Изменение давления рабочего вещества через гибкий капилляр передается на измерительный прибор.

Манометрические термометры в зависимости от вида рабочего вещества подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные.

В газовых в качестве рабочего вещества применяется азот, в жидкостных – ртуть, пропиловый спирт, метаксилол и др.; в конденсационных ¾ объема термобаллона заполняется низкокипящей жидкостью (фреон-22, пропилен, хлористый метил, ацетон и этилбензол), а остальная часть - насыщенным паром этой жидкости.

Манометрические термометры отличаются простотой устройства, способностью дистанционной передачи показаний и автоматической записи. Одним из важных преимуществ является возможность их использования в пожаро- и взрывоопасных помещениях. К недостаткам относятся трудность ремонта при разгерметизации системы, ограниченное расстояние дистанционной передачи показаний, большие размеры термобаллона, невысокая точность измерения.