реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Приборы для измерения температуры

Приборы для измерения температуры

Федеральное Агентство по Образованию 

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

“Братский Государственный Университет”

Кафедра “Строительное Материаловедение и Технологии”










Факультатив

Реферат






Приборы для измерения температуры















Выполнила

 ст. гр. СТ-01-2:                                                                                           Рожнев С.В.


Проверил:

                                                                                                                      Шиманов Н.Н.









Братск 2004

Содержание

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ...................................................................... - 3 -

Понятие о температуре и о температурных шкалах...................................................... - 3 -

Современная Международная температурная шкала................................................... - 6 -

Устройства для измерения температур......................................................................... - 8 -

Контактные методы измерения температуры................................................................... - 9 -

Термометры расширения............................................................................................ - 9 -

Жидкостные стеклянные термометры....................................................................... - 9 -

Погрешности и поверка жидкостных стеклянных термометров........................... - 11 -

Биметаллические и дилатометрические термометры............................................ - 12 -

Манометрические термометры................................................................................ - 14 -

Термометры сопротивления......................................................................................... - 16 -

Общие сведения о термометрах сопротивления.................................................... - 16 -

Платиновые термометры сопротивления............................................................... - 17 -

Медные термометры сопротивления...................................................................... - 19 -

Термоэлектрические преобразователи........................................................................ - 21 -

Бесконтактные методы...................................................................................................... - 25 -

Яркостные (оптические) пирометры....................................................................... - 35 -

Радиационные пирометры....................................................................................... - 38 -

Цветовые пирометры.............................................................................................. - 43 -

Список литературы:........................................................................................................... - 45 -

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

 Понятие о температуре и о температурных шкалах

Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тела. Согласно кинетической теории температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения молекул. Отсюда температурой называют условную статистиче­скую величину, прямо пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

По второму закону термодинамики температуру Т можно опре­делить из отношения температур Т1 и Т2 и отношения соответствую­щих количеств тепла Q1 и Q2, полученного и отданного в цикле Карно:

Отсюда можно установить численные значения температуры, если принять некоторые значения ее для двух основных реперных точек. Поэтому температурой можно назвать меру отклонения тер­модинамического состояния тела от произвольно выбранного состоя­ния теплового равновесия.

Температура не поддается непосредственному измерению. По­этому о состоянии теплового равновесия и о значении температуры судят по изменению физических свойств тел.

Первым устройством, созданным для измерения температуры, считают водя­ной термометр Галилея (1597 г.) Термометр Галилея не имел шкалы и был, по существу, лишь индикатором температуры. Полвека спустя, в 1641 г., неизвестным для нас автором был изготовлен термометр со шкалой, имеющей произвольные деления. Спустя еще полвека Ренальдини впервые предложил принять в качестве постоянных точек, характеризующих тепловое равновесие, точки плавления льда и кипения воды. При этом температурной шкалы еще не существовало. Первая температурная шкала была предложена и осуществлена Д. Г. Фаренгейтом (1724 г.). Температурные шкалы устанавливались произвольным выбором нулевой и других постоянных точек и произвольным принятием интервала температуры в качестве единицы.

Фаренгейт не был ученым. Он занимался изготовлением стеклянных прибо­ров. Ему стало известно, что высота столба ртутного барометра зависит от температуры. Это навело его на мысль создать стеклянный ртутный термометр с градусной шкалой. В основу своей шкалы он положил три точки: 1 — «точка сильнейшего холода (абсолютный нуль)», получаемая при смешениях в определенных пропорциях воды, льда и нашатыря, и принятая им за нулевую отметку (по на­шей современной шкале, равная примерно -17,8°С); 2— точка плавления льда, обозначенная им +32°, и 3 — нормальная температура человеческого тела, обо­значенная +96° (по нашей шкале +35,6°С). Температура кипения воды перво­начально не нормировалась и лишь позднее была установлена +212° (при нор­мальном атмосферном давлении).

Через несколько лет, в 1731 г. Р. А. Реомюр предложил использовать для стеклянных термометров спирт такой концентрации, который при температуре плавления льда заполнял бы объем в 1000 объемных единиц, а при температуре кипения расширялся бы до 1080 единиц. Соответственно температуру плавления льда Реомюр предложил первоначально обозначить 1000°, а кипения воды 1080* (позднее 0° и 80°).

В 1742 г. А. Цельсий, используя ртуть в стеклянных термометрах, обозначил точку плавления льда за 100°, а точку кипения воды за 0°. Такое обозначение ока­залось неудобным и спустя 3 года Штремер (или возможно К. Линней) предло­жил изменить обозначения, принятые вначале Цельсием, изменить на обратные.

Был предложен и ряд других шкал. М. В. Ломоносов предложил жидкостный термометр со шкалой 150° в интервале от точки плавления льда до точки кипения, воды. И, Г. Ламберт (1779 г.) предлагал воздушный термометр со шкалой 375°, принимая за 1° одну тысячную часть расширения объема воздуха. Известны так­же попытки создать термометры на основе расширения твердых тел (П. Мушен-брук, 1725 г.).

Все предлагаемые температурные шкалы строились (за редким исключением) одинаковым путем: двум (по меньшей мере) посто­янным точкам присваивались определенные числовые значения и предполагалось, что видимое термометрическое свойство используемого в термометре вещества линейно связано с темпера­турой t:

где k— коэффициент пропорциональности;

Е — термометрическое свойство;

D — постоянная.

Принимая для двух постоянных точек определенные значения температур, можно вычислить постоянные k и D и на этой основе построить температурную шкалу. К сожалению, как выяснилось позднее, коэффициент k нельзя было считать постоянным. При изменении температуры коэффициент k меняется, причем различно для разных термометрических веществ. Поэтому термометры, по­строенные на базе различных термометрических веществ с равно­мерной градусной шкалой, давали при температурах, отличающихся от температур постоянных точек, различные показания. Последние становились особенно заметными при высоких (много больших температуры кипения воды) и очень низких температурах.

В 1848 г. Кельвин (У. Томсон) предложил построить темпера­турную шкалу на термодинамической основе, приняв за нулевое значение температуру абсолютного нуля и обозначив температуру плавления льда +273,1°. Термодинамическая температурная шкала базируется на втором законе термодинамики. Как известно, работа в цикле Карно пропорциональна разности температур и не зависит от термометрического вещества. Один градус по термодинамической шкале соответствует такому повышению температуры, которое отвечает 1/100 части работы по циклу Карно между точками плав­ления льда и кипения воды при нормальном атмосферном давле­нии.

Термодинамическая шкала тождественна шкале идеального газа, построенной на зависимости давления идеального газа от температуры. Законы изменения давления от температуры для реальных газов отклоняются от идеальных, но поправки на откло­нения реальных газов невелики и могут быть установлены с высокой степенью точности. Поэтому, наблюдая за расширением реальных газов и вводя поправки, можно оценить температуру по термодина­мической шкале.

По мере расширения научных наблюдений и развития промышленного произ­водства возникла естественная необходимость установить какую-то единую темпе­ратурную шкалу. Первая попытка в этом направлении была предпринята в 1877 г., когда Международный комитет мер и весов принял в качестве основной темпера­турной шкалы стоградусную водородную шкалу. За нулевую отметку была при­нята точка таяния льда, а за 100°- точка кипения воды при нормальном атмо­сферном давлении 760 мм. рт. ст. Температура определялась по давлению водо­рода в постоянном объеме. Нулевая отметка соответствовала давлению 1000 мм. рт. ст. Градусы температуры по этой шкале очень близко совпадали с градусами термодинамической шкалы, однако практическое применение водородного термо­метра ограничивалось из-за небольшого интервала температур примерно от -25 до +100°

В начале XX в. широко применялись шкалы Цельсия (или Фа­ренгейта — в англо-американских странах) и Реомюра, а в научных работах — также шкалы Кельвина и водородная. При резко возрос­ших потребностях в точной оценке температуры пересчеты с одной шкалы на другую создавали большие трудности и приводили к ряду недоразумений. Поэтому после нескольких лет подготовки и пред­варительных временных решений VIII Генеральная конференция мер и весов приняла в 1933 г. решение о введении Международной температурной шкалы (МТШ). Это решение было в законодатель­ном порядке утверждено большинством развитых стран мира. В СССР Международная температурная шкала была введена с 1 ок­тября 1934 г. (Общесоюзный стандарт ОСТ ВКС 6954).

Международная  температурная шкала является  практическим осуществлением   термодинамической  стоградусной температурной шкалы, у которой температура плавления льда и температура ки­пения воды при нормальном атмосферном давлении соответственно-обозначены через 0° и 100°.

МТШ основывается на системе постоянных, точно воспроизво­димых температур равновесия (постоянных точек), которым при­своены числовые значения. Для определения промежуточных температур служат интерполяционные приборы, градуированные по этим постоянным точкам.

Температуры, измеряемые по международной шкале, обозна­чаются через СС. В отличие от градусов шкалы Цельсия — базиру­ющейся также на точках плавления льда и кипения воды при нор­мальном атмосферном давлении и имеющей обозначения 0° и 100°С, но построенной на иной основе (на линейной зависимости между температурой и расширением ртути в стекле), градусы по международной шкале стали называть «градусами международ­ными» или «градусами стоградусной шкалы».

Основные постоянные точки МТШ и присвоенные им числовые значения температур при нормальном атмосферном давлении приводятся ниже:

а) температура равновесия между жидким и газооб­разным кислородом (точка кипения   кислорода -182,97

б) температура равновесия между льдом и   водой,  насыщенной воздухом (точка плавления льда) 0.000°

в) температура равновесия между жидкой водой и ее паром (точка кипения воды) 100,000

г) температура равновесия между жидкой серой и ее паром  (точка кипения серы) 414,60°

д) температура равновесия между твердым и жидким серебром (точка затвердевания серебра)  960.50

е) температура равновесия  между твердым и жидким золотом (точка затвердевания золота) 1063,0°

Для постоянных точек по пунктам а, в, г, в ОСТ ВКС 6954 даются формулы определения значений температур при атмосфер­ных давлениях, отличающихся от нормальных. Там же приведены формулы и правила интерполяции и экстраполяции температур от —190° и до неограниченно высоких.

Чтобы наглядно представить расхождения между МТШ и шка­лой Цельсия, приведем сравнительную таблицу значений темпе­ратуры для одинаковых условий измерения по данным М. М. По­пова . Как видно из табл. 1, эти расхождения при высоких температурах (более 200°С) имеют весьма большие значения.

Таблица   1

Значения температур в одинаковых условиях измерения

Градусы между­народные,

Градусы Цельсия. °Ц

По ртутным термометрам» палочным из Иенского стекла, марки

16"

59"

1565"

30

— 30,28

— 30,13

0

0,00

0,00

0,00

+ 50

+ 50,12

+ 50,03

+ 50,05

100

100,00

100,00

100,00

200

200,29

200,84

200,90

300

302,7

304,4

303,9

500

526,9

523,1

700

775

Современная Международная температурная шкала

Опыт применения Международной температурной шкалы пока­зал на необходимость внесения в нее ряда уточнений и дополнений, чтобы по возможности максимально приблизить ее к термодинами­ческой шкале.

В 1948 г. МТШ была пересмотрена и приведена в соответствие •с состоянием знаний того времени. В 1960 г. Международный коми­тет мер и весов принял исправленные числовые значения темпера­тур шкалы 1948 г. и утвердил но­вое  «Положение  о   международ­ной практической  температурной шкале  1948 г. Редакция 1960 г.».

 

Рис. 1. Схема   фазовых   состоя­ний воды   (в   безмасштабном изо­бражении): ж _ зона жидкой фазы; П — зона па­ровой фазы; К — зона кристаллической фазы; 1 — тройная точка; 2 — точка плавления льда; 3 — точка кипения воды


Международная практическая температурная шкала    (МПТШ), так же как   и МТШ,  базируется на  шести постоянных  первичных точках.   Однако   в   МПТШ были внесены следующие уточнения;

1)  вместо точки плавления льда рекомендуется в качестве постоянной точки использовать лучше воспроизводимую точку равновесия между льдом, жидкой водой и водяным паром  (тройную точку воды), которой присваива­лось численное значение +0,01° (рис. 1); точка плавления льда

с присвоенным ей числовым значением 0,000° была отнесена  к ка­тегории вторичных постоянных точек;

2)          температуре равновесия между твердым и жидким серебром (точке затвердевания серебра) присваивалось новое  числовое зна­чение 960,8°;

3)          все постоянные точки  (кроме тройной точки воды)  определяются в состоянии равновесия при одной нормальной атмосфере, равной давлению 101 325 н/м2;

4)          вместо точки кипения серы рекомендуется применять точку равновесия между твердым и жидким цинком   (точка затвердева­ния цинка), которой присваивается значение 419,505°С.

Температуры по МПТШ выражаются в градусах Цельсия, обо­значаемых °С или, когда требуется особо подчеркнуть, что темпера­туры даются по МПТШ — °С (межд. 1948), что соответственно обо­значается символами t и tмежд. Для термодинамической шкалы Кельвина температуры обозначаются символом Т, а числовые зна­чения сопровождаются значком °К. Температура тройной точки принимается равной 273,16°К.

За 25 лет применения Международной температурной шкалы (МТШ), старая шкала Цельсия, основанная на использовании ли­нейной зависимости между температурой и видимым расширением ртути, вышла из употребления. Это позволило градусы по МПТШ называть градусами Цельсия, хотя от старой шкалы Цельсия в МПТШ остались лишь две постоянные точки: плавления льда и кипения воды с присвоенными им значениями 0 и 100°С.


Таблица   2

Некоторые определяющие постоянные точки МПТШ-68

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.