Термо эҚк-ін зерттеу. термопараны градуирлеу

ҚАЖЕТТІ ҚҰРАЛ-ЖАБДЫҚТАР: қыздырғышы бар термопара, екі

термометр, микроамперметр,

кедергілер магазині

4.5.1 ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Әртүрлі екі металл өткізгіштерді түйістіргенде кейбір электрондар жылулық қозғалыс нәтижесінде бір өткізгіштен екінші өткізгішке өтіп кетеді. Электрондар қосып алған металл - теріс, ал электрондарын берген металл - оң зарядталады. Түйіскен кезде пайда болған потенциалдар айырмасы ішкі деп аталады. Түйіскен кезде потенциалдар айырмасының пайда болуының екі түрлі себебі бар:

1. және металдардан электрондардың ұшып шығу жұмыстары әртүрлі.

2. Металдардағы бірлік көлемге сәйкес келетін бос электрондар саны әртүрлі.

Егер әртүрлі екі металдан тұратын тізбек құрып және олардың түйісетін жерлерінің температурасын және болатындай етсек, онда тізбекте термоэлектрлік деп аталатын электр қозғаушы күш пайда болады. Осындай әртүрлі металдардың түйіспесі термопара деп аталады (1-сурет).

4.5.1-сурет

Термоэлектрлік қозғаушы күштің шамасы түйісетін металдар температураларының айырмасына тура пропорционал болады:

(4.5.1)

(4.5.2)

- термопара тұрақтысы, ол сан жағынан температуралар айырмасы болғандағы электр қозғаушы күшке тең шама.

(4.5.2) өрнектегі - Больцман тұрақтысы, - электрон заряды.

Термопаралар әртүрлі металдардан жасалуы мүмкін. Олар температуралардың тұрақтылығын бақылау мен өлшеуге, сонымен қатар жылулық қозғалыс энергиясын электр энергиясына түрлендіруге (ток көздері) қолданылады.

Ең көп қолданылатын термопаралар: мыс-константан, константан-темір, мыс-темір, никель-темір, хромель-копель. Осы аталған термопаралар үшін шамасының нақты мәндері бар. Термопара тұрақтысын біле отырып, -ның кез келген мәніндегі термоэлектр қозғаушы күшті анықтауға болады.

Термо электр қозғаушы күшті бірнеше тізбектей жалғанған термопараларды қолдана отырып арттыруға болады. Сол кезде барлық жұп түйіспелер температуралары жоғары, ал тақтарының температуралары төмен болуы қажет. Осындай термопаралар жүйесі термобағана деп аталады.

Термобағананың электр қозғаушы күші

(4.5.3)

мұндағы - термопаралар саны.

4.5.2 ҚОНДЫРҒЫНЫҢ СИПАТТАМАСЫ МЕН ӨЛШЕУ ӘДІСІ

Термопараны градуировкалау глицеринмен толтырылған екі ыдысы бар қондырғы көмегімен іске асады (4.5.2-сурет).

4.5.2-сурет

Термопаралардың түйіспелері глицеринге батырылған, олардың және глицериннің температураларын термометрлер арқылы өлшеуге болады. Ыдыстардың біреуі қыздырғыш пен араластырғыш жабдықталған. Егер кедергілер магазині тізбектен өшіріліп тасталса, онда гальванометр арқылы өтетін ток күші мынаған тең:

(4.5.4)

Түйіспелер температурасын өзгертпей кедергілер магазинін қоссақ, онда

(4.5.5)

Мұндағы - гальванометр, термопара және сымдардың кедергілері, - гальванометрдің бөлік құны (құралдың шкаласында көрсетілген), - гальванометр стрелкасы ауытқитын бөлік саны, - кедергілер магазинінің кедергісі;

- токтағы гальванометр стрелкасының ауытқитын бөлік саны.

(4.5.4) пен (4.5.5)-тен табамыз

(4.5.6)

(4.5.6) мен (4.5.1) салыстырсақ, онда

(4.5.7)

Жұмыстың мақсаты термопараны градуирлеу және термопара тұрақтысын анықтау. Термопараны градуирлеу дегеніміз термоток (гальванометр көрсетуі) пен түйіспелер температуралары айырмасы арасындағы тәуелділік графигін тұрғызу.

1 - тапсырма

1. 4.5.2-суреттегідей электр тізбегін құрастырыңдар.

2. Кедергілер магазинінің кедергісі болған кезде қыздырғышты қосамыз (трансформатор көмегімен қыздырғышқа кернеу береміз).

3. Әрбір -та гальванометр көрсетуін жазып алу керек ( бөлік саны бүтін болуы керек). Кестеге және -нің 10 шақты мәнін толтыру керек.

4. Таңдалып алынған үш мәні үшін -нің мәндерін өлшеңдер. Ол үшін гальванометрдің мәніне сәйкес келетін -нің қандай да бір мәнінде тізбекке кедергіні қосып, гальванометрдің жаңа мәнін жазып аламыз. -нің мәні қатаң түрді -дегі -нің мәніне сәйкес келу керек. Сондықтан тізбекке -ді қосамыз да, -нің мәнін тез жазып алу керек (осы уақыт ішінде температура өзгеріп кетпеуі керек). -ді таңдағанда шартын ескеріңдер. Ол үшін гальванометр кедергісіне тең болуы қажет.

5. Алынған нәтижелерді кестеге толтыру қажет:

Кесте

6. Кесте мәліметтері бойынша:

а) мен арасындағы тәуелділік графигін тұрғызу керек.

б) (7) өрнек арқылы термопараның тұрақтысын үш рет анықтау қажет

7. Абсолют және салыстырмалы қателіктерді анықтаңдар.

8. Өлшеу нәтижелерін абсолют қателіктерді ескере отырып беріңдер.

4.5.3 БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ

1. Электрондардың металдан шығу жұмысы дегеніміз не?

2. Электрондардың металдан шығу жұмысы неге байланысты?

3. Түйіспенің потенциалдар айырмасы дегеніміз не?

4. Түйіспенің потенциалдар айырмасы неге байланысты?

5. Термоэлектрлік құбылысы неге негізделген?

6. Меншікті термоэлектрлік күш (термопара тұрақтысы) дегеніміз не?

7. Термопаралар қайда қолданылады?

8. 4-5-7 өрнекті қорытып шығарыңдар.