10. Зертханалық ЖҰмыстар
жүктеу/скачать 0,5 Mb.
|
| Тбос ұштар
Тбос ұштар Төлшенетін Еөлшенетін Төлшенетін Еөлшенетін 1-сурет. Терможұптар көмегімен температураны өлшеудің жалпы принципі: а) компенсациясыз, ә) компенсациялы Термо-э.қ.к. пайда болатын орындарда температура көрсетілген: Төлшенетін – өлшенетін температура, Тбос ұштар – бос ұштардың температурасы, Т0 – 0 С-тағы температура Компенсациясыз әдіспен температураны өлшеу (1а-сурет) – қарапайым, бірақ біршама дәл емес. Себебі бұл жағдайда анықталатын э.қ.к. (Е) әртекті өткізгіштердің қосылған орындарында сәйкес температураларда пайда болатын барлық термо-э.қ.к.-тердің алгебралық қосындысына тең: Е = Е1 + Еөлшенетін + Е2, мұнда Е1 – Е2, себебі бұл э.қ.к. екі түрлі терможұпта пайда болады. Терможұп материалының әртүрлілігін ескермей, яғни Е1 = – Е2 деп есептеп (әдетте Тбос ұштар мәні Төлшенетін мәніне қарағанда Т0 мәнінен өте көп өзгешеленбейді), Төлшенетін – Тбос ұштар температуралар айырымы үшін э.қ.к.: Е = Еөлшенетін шамасын құрайды. Э.қ.к. мәнін дәлірек табу үшін Ебос ұштар шамасын қосу керек, ол Тбос ұштар – Т0 температуралар айырымы үшін э.қ.к. мәні болып табылады, демек, Едәл мәні = Еөлшенетін + Ебос ұштар. Осылайша, түзету енгізіліп, Төлшенетін мәннен Т0 мәніне дейін температура анықталады. Компенсациялы әдісте (1ә-сурет) тіркелетін термо-э.қ.к. келесі шамаға тең: Е = Е3 + Еөлшенетін – Е0 + Е4. Бұл жағдайда Е3 = – Е4, себебі бұл нүктелердегі термо-э.қ.к. бос ұштарының температурасы бірдей жағдайда бір-біріне қарама-қарсы қосылған екі бірдей терможұппен байланысты. Демек: Е = Еөлшенетін – Е0. Е0 – 0С-тағы (мұзы бар судағы) терможұп үшін термо-э.қ.к. шамасы. Онда температура 0С-та Е шамасы нөлге тең, Т 0 болса, Е 0 және керісінше Т 0 болса, Е 0. Сондықтан Төлшенетін – Т0 айырымы үшін Е = Еөлшенетін. Алынған өрнектер бойынша, бірінші жағдайда температураны өлшеу бос ұштардың температурасына тәуелді, ал бос ұштардың температурасы тәжірибе кезінде, сондай-ақ терможұпқа қосылатын өткізгіштердің материалына байланысты да өзгеруі мүмкін. Сондықтан бұл әдіс температураны жалпы сипаттау үшін қолданылады. Екінші әдіс қолайлырақ, себебі нәтижелер бос ұштардың температурасының өзгерісіне, терможұпқа қосылатын өткізгіштердің материалына тәуелді емес. Терможұптар дайындалатын материалдарға бірқатар талаптар қойылады: олар өлшенетін температуралар аралығында өздерінің физикалық қасиеттерін өзгертпеу керек, тотықпау қажет, термо-э.қ.к. шамасы тек температураға тәуелді болу керек. 1-кестеде практикада жиі қолданылатын металдардың термо-э.қ.к. терможұптың платина өткізгішімен салыстыра келтірілген. Осы кесте бойынша өлшенетін температура үшін көрсетілген материалдардан жасалған терможұптардың термо-э.қ.к. бағалауға болады. 2-5-кестелерде стандартты терможұптар үшін термо-э.қ.к. мәндері берілген. Кестелердегі температуралардың максималды шамалары шекті жұмысшы температуралар болып табылады. Көрсетілген шектен асқанда нәтижелер материалдардың физикалық қасиеттері өзгеруіне байланысты қате болуы мүмкін. Терможұп сымдарының балқу температурасынан жоғары температураларды өлшеу қажет болғанда терможұпты өлшенетін ортаға периодты енгізу әдісін пайдалануға болады. Терможұпты периодты енгізу әдісі Терможұп периодты түрде периодпен температурасы Төлшенетін облыстан температурасы Т0 термостатталған көлемге ауыстырылады, a уақытта ол Төлшенетін температурада, ал ( – a) уақытта басқа температурада болады. Көрсетілген аралықтар жылуқабылдағыш Т0 температураға дейін суымайтындай және Төлшенетін температураға дейін қызбайтындай етіп таңдап алынады, яғни жылу қабылдағыш белгілі бір Торташа орташа температураға ие болады, бұл мәнде жылу қабылдағыш өлшеу аймағына енгенде жылудың келуі температурасы төмен көлемге енгенде жылудың жоғалуымен бірдей болады. Егер жылулық ағындар сәйкес температуралар айырымының сызықты функциясы болса, онда келесі теңдеуді жазуға болады: . теңдігін пайдаланып, мұндағы – жылу алмасу коэффициенті, С – терможұп материалының жылу сыйымдылығы, Т0 = 0 түрінде қабылдап, алдыңғы теңдеуді келесі түрге келтіреміз: Төлшенетін = Торташа (R + Н), мұндағы Н = 2/1; R = (/a)-1. Егер R1 шамасын R2 шамасына өзгертсе, онда температураның жаңа мәні Торташа, 1 алынады. Төлшенетін температура үшін көрсетілген теңдеулерді бірге шешу арқылы табылады: .
Осылайша, терможұптың өлшеу және суыту облыстарында болу уақытының аралықтарының шамасын өзгертіп, терможұптың балқу температурасынан жоғары температураны анықтауға болады. Әдістің кемшілігі – бұл жалынның тек орташа температурасын өлшеуге мүмкіндік береді, себебі нақты бір нүктеде температураны өлшеуді орнықтыру қиын. Жанасатын әдістердің кемшіліктері: радиациялық сәуле шығудан, термоэлектродтардың бетінде катализдік процестердің өту мүмкіндігінен жоғары температураларды өлшегенде айтарлықтай қателіктер болады. Жылдам өтетін процестерде терможұптардың инерциялығының маңызы зор (диаметрі өте кіші термосымдарды пайдалану қажет). Газ ағындарының жоғары жылдамдықтарында терможұп шынайы температураны емес, тежелу температурасын өлшейді. Мұндай кемшіліктер жанаспайтын әдістерде жоқ. Бірнеше әдістердің негізгі принциптеріне тоқталамыз. Температураны өлшеудің жанаспайтын әдістері Айқындық әдіс Дененің айқын температурасы S сандық жағынан абсолют қара дене температурасына тең, бұл жағдайда берілген толқын ұзындығы үшін екі дененің де монохромат айқындықтары бірдей. Айқындық және шынайы Т температуралар арасындағы байланыс ,
мұндағы Т – өлшенетін дененің қаралық коэффициенті. Газды орталар мен жалындардың айқындық температураларын өлшеу үшін оптикалық пирометрлер мен спектрлік аспаптар қолданылады. Визуалды оптикалық пирометрлермен температурасы өлшенетін көз айқындығы мен температурасы белгілі көздің, әдетте, арнайы вольфрам шамының айқындығы салыстырылады. Түс әдісі Түстік температураны түстік пирометр көмегімен толқын ұзындығының екі мәніндегі сәулені монохромат айқындықтарының қатынасын өлшеу арқылы анықтайды, сонан соң Планк немесе Вин заңының көмегімен айқындық қатынасы бойынша температураны есептейді. Қара емес дененің түстік температурасы Тс мен шынайы температурасының Т арасындағы қатынас өрнегімен беріледі, мұндағы 1 және 2 – 1 және 2 толқын ұзындықтары үшін зерттелетін ортаның сәулесінің қаралығының монохромат коэффициенттері. Бұл әдіс айқындық әдісіне қарағанда дәлірек. Спектрлік сызықтардың айналу әдісі Бұл әдісте отынға немесе тікелей жалынға қандай да бір сілтілік металдың (натрий, литий және т.б.) тұздарын енгізу арқылы жалынды бояйды. Жалында металдардың тұздары диссоциацияланады да, сілтілік металдардың атомдары сызықты спектр шығарады. Боялған жалынның бір жағынан температуралық шам қояды. Бұл кезде жалынның екінші жағынан өлшенетін сәуле қарқындылығы Iс жалын сәулесінің қарқындылығы Iж мен жалыннан өткен шам сәулесінің қарқындылығының Iш(1-аж) қосындысына тең: Ic = Iж + Iш(1-аж), мұндағы аж – спектрлік сызық облысындағы жалынның жұту коэффициенті. Жалын температурасы мен шамның айқындық температурасы тең болса Iш/аж= Iж, онда жалынның спектрлік сызықтар облысында шам сәулесін жұтуы спектрдің осы облысындағы жалынның өзінің шығаратын сәулесіне тең болады. Бұл құбылыс спектрлік сызықтың айналуы деп аталады. Осылайша, Ic = Iшаж + Iш- Iшаж және Ic = Iш. Спектрлік аспаптың фокальды жазықтығында бұл жағдайда жалын жоқ жағдайдағыдай сәуленің үздіксіз спектрі байқалады. Егер жалын температурасы шамның айқындық температурасынан төмен немесе жоғары болса, онда спектрлік сызық оның фонына қарағанда қаралау немесе ашықтау болады. Шамның қызуын реттеп, айналу мезетіне жетіп, шамның айқындық температурасы бойынша жалын температурасын анықтайды. Терможұптарды дайындау Терможұптар әртүрлі тәсілдермен (2-5-суреттер) дайындалады. Диаметрі 0,5 мм және одан көп сымдарды алдын ала ұштарын біріктіріп, орап, сонан соң доғалық разрядта (2-сурет) немесе нүктелік әдіспен (3-сурет) дәнекерлейді. жүктеу/скачать 0,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|