LUCRAREA LABORATORULUI № 2
GRADUAREA TERMOPARDELOR. DEFINIȚIA TERMOEPARELOR SPECIFICE THERMOEPAIR
Obiectiv: studierea dependenței de temperatură a puterii termoelectrice a unui termocuplu de fier-cupru, pentru determinarea temperaturii termoelectrice specifice.
Instrumente: termocuplu de fier-cupru, miliametru, element încălzire, două termometre, două recipiente cu apă, magazie de rezistență.
Trei fenomene sunt legate de termoelectrice: Seebeck, Thomson și Peltier. Fenomenul lui Seebeck este apariția unui curent într-un circuit electric închis alcătuit din metale diferite, dacă nodurile acestor metale sunt menținute la temperaturi diferite. Thomson - Fenomenul invers fenomen Seebeck: când un circuit electric format din metale diferite, prin trecerea unui curent, joncțiunea câmp este izolat și absorbit căldură. efect Peltier constă în eliberarea de căldură (în exces Joule-) în conductorul când trecerile de curent, în care se menține un gradient de temperatură.
Dispozitivul care lucrează la fenomenul Seebeck este numit termocuplu. Este un circuit electric închis alcătuit din două metale diferite (de exemplu, cupru și aluminiu, cupru și argint, etc.).
în care N01 și N02 - densitatea de electroni (numărul de electroni pe unitatea de volum din primul și al doilea metal), A1 și A2 - funcții de lucru de electroni ale acestor metale, T - temperatura la punctul de contact, k - constanta lui Boltzmann, e - valoarea absolută a încărcăturii de electroni; semnul minus este că atunci când A1> A2 primul metal este încărcat negativ, al doilea - pozitiv, J1 și J2 - potențialul primului și al doilea metal.
Procesul de transfer de electroni de la un metal la altul are loc atâta timp cât diferența dintre A1 și A2 a funcțiilor de lucru și cantități diferite de electroni libere N01 și N02 per unitate de volum este echilibrată de rezistență a diferenței de potențial de contact generate.
Într-un circuit electric închis compus din diferite metale (termocuplu) există două contacte (două joncțiuni) cu diferențe de potențial de contact Dj1 și Dj2 (figura 2). La aceeași temperatură a joncțiunilor, Dj1 și Dj2 sunt egale în magnitudine, dar opuse în semn, prin urmare, saltul potențial total este zero:
Dacă nodurile metalice I și II (fig.3) sunt menținute la temperaturi diferite T1 și T2 (T1> T2), atunci cantitatea Dj1 va fi mai mare decât Dj2. Diferența în săriturile potențialelor interne ale metalelor se numește puterea termoelectrică (puterea termică)
Nu este greu de înțeles că valoarea forței termoelectromotorii depinde de diferența de temperatură T1 și T2 a joncțiunilor (e
Cantitatea a se numește puterea termoelectrică specifică. Este egal cu EMF termo care apare atunci când diferența de temperatură a joncțiunilor termocuplu este de un grad. ThermoEMF specific este o constantă pentru fiecare pereche de metale care constituie termocuplul, nu depinde de temperatură. În aceste condiții, dependența de temperatură a e (DT) este o funcție liniară. Dacă puterea specifică termoelectrică depinde de temperatură, atunci dependența e (DT) este mai complexă și poate fi observată o histereză de temperatură.
ThermoEMF e are aceeași semnificație ca și fizic actual EDSistochnika, astfel încât atunci când termocuplu fluxul DT¹0 termoelectric, care este determinată de legea lui Ohm
unde r este rezistența totală a circuitului (termocuplu și milliametru inclus în circuitul termocuplu (Figura 4)).
Valorile termoelectrice și ale termocuplului sunt mici, deci sunt măsurate în milivolți (mV) și, respectiv, milliamperi (mA).
Termocuplul servește la determinarea temperaturii mediului în timpul încălzirii. Pentru aceasta, termocuplul trebuie să fie pre-clasificat. Calibrarea termocuplării înseamnă construirea unei dependențe experimentale de putere termoelectrică pe diferența de temperatură a joncțiunilor sale (adică dependența e (DT)). Termocuplul este calibrat ca un grafic e (DT) sau ca un tabel e (DT). Pentru a face acest lucru, o joncțiune a termocuplului este plasată într-un vas cu o temperatură constantă (de obicei, un termos în care se află apă cu gheață - t = 0 ° C) și o altă joncțiune în cuptorul în care are loc încălzirea. Valoarea lui a poate fi găsită ca panta dependenței e (DT) pe axa abscisei DT.