Прилади та обладнання. Для виконання лабораторних занять

РОБОЧИЙ ЗОШИТ

Для виконання лабораторних занять

З дисципліни: ТЕМПЕРАТУРНІ ТА ТЕПЛОФІЗИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ

Курс

Студента__________________________________

Курсу_________ Групи____________

Залікова оцінка____________

Підпис викладача_____________

м.Біла Церква

Лабораторне заняття №1

Тема:-«Вимірювання температури скляно-рідинними термометрами»

Мета заняття

1.1. Визначення класифікаційної позначки, основні технічні та метрологічні характеристики скляних рідинних термометрів (СРТ), що запропоновані до дослідження.

1.2. Визначити методику вимірювання температури СРТ з повним зануренням в середовище.

1.3. Визначити методику вимірювання температури СРТ з частинним зануренням в середовище.

1.4. Визначити методику введення поправок показів СРТ.

Прилади та обладнання

2.1. СРТ з повним зануренням в середовище.

2.2. СРТ з частинним зануренням в середовище.

2.3. Нульовий термостат.

2.4. Масляний термостат ТС-24А

2.5. Паровийтермостат ТП-1 5.

2.6. Паличний СРТ.

3. Загальні відомості

Термометри скляні рідинні використовуються для вимірювання температури в діапазоні від -200 до +800°С.

Стандартні рідинні термометри мають велике розповсюдження в лабораторних дослідженнях, в виробництві і різних інших сферах житія тому, що вони прості в використанні, мають досить високу точність вимірювання температури і коштують значно менше, ніж інші термометри.

Конструктивні форми СРТ дуже різноманітні. Але існує три основні типи конструкцій СРТ: паличні, з вкладеною інкалою і з зовнішньою шкалою.

Паличні термометри мають товстостінний капіляр з зовнішнім діаметром 6-8 мм, який дорівнює діаметру резервуара. Шкала нанесена на зовнішні поверхні капіляра.

У термометрі з вкладеною шкалою, вона виконана у вигляді прямокутної пластини з скла молочного кольору. Міститься ця шкала позаду капілярної грубки, що припасовується до резервуара циліндричної форми. До резервуара припасовується скляний корпус, в якому знаходиться капіляр та шкальна пластина.

Всі основні елементи термометра з зовнішньою шкалою, шкальна пластина, капіляр та резервуар, жорстко закріплені на пластмасовій, дерев'яній або металевій основі. В окремих термометрах шкалу наносять безпосередньо на металеву основу, як, наприклад, у термометрів, що виміряють температуру зовнішнього повітря. Самий розповсюджений термометр з зовнішньою шкалою - це кімнатний термометр.

В якості термометричної рідини в СРТ використовують ртуть, толуол, етиловий спирт, керосин, петролейний спирт, пентан тощо.

Серед СРТ найбільше розповсюдження мають термометри з ртуттю. Вони мають такі переваги: ртуть не змочує скло, є хімічно чистою речовиною; при нормальному атмосферному тиску залишається рідиною для діапазону температур від -38,87 до +356,58°С. Важливе те, тиск насиченої пари ртуті при температурі вище за +356,58°С не великий в порівнянні з насиченими парами інших рідин. Це дозволяє при невеликому збільшенні тиску в капілярі термометра підвищити температуру її кипіння, що дозволяє¹ значно розширити температурний діапазон використання термометрів з ртуті.

За призначенням та областю використання СРТ поділяються на такі групи: зразкові, лабораторні і спеціального призначення; технічні, метрологічні, для сільського господарства, медичні, побутові.

В залежності від способу градуювання термометри поділяються на дві групи: термометри, градуювання яких відбувається при повному устромлянні в рідину (речовину), термометри, градуювання яких відбувається при частковому устромлені.

Термометри першої групи при вимірюванні температури устромлюються в середовище до значення на шкалі, що відповідає температурі середовища. При підвищенні температури середовища термометр устромлюється глибше до необхідної позначки. Таким чином, при підвищенні температури глибина устромляння термометра підвищується як при градуюванні так і при вимірюванні.

Для термометрів другої групи глибина устромляння фіксована і обов'язково показується на термометрі. Це стосується і градуювання і вимірювання. При використанні цих термометрів треба ураховувати, що частина капіляра з термометричною рідиною знаходиться над середовищем, температуру якого вимірюють. Температура капіляра з термометричною рідиною, що знаходиться над середовищем, відрізняється від температури середовища і близька за значенням до температури навколишнього повітря.

Основні причини виникнення похибок при вимірюванні температури СРТ є: похибка показів термометра при нормальних умовах роботи; похибка, що виникає при відхиленні умов роботи від нормальних; похибка від дефектів конструкції термометра;

похибка, що обумовлена індивідуальними властивостями людини, яка вимірює температуру.

Похибка показів термометра при нормальних умовах роботи є слідством похибок при градуюванні термометра. При градуюванні термометра (в термостатах) на шкальну пластину наносять дві або декілька основних відміток при контролі температури за допомогою зразкового термометру. Потім проміжки між відмітками поділяють на рівні частки. При таких умовах похибки виникають від помилок при нанесенні основних та проміжних відміток шкали; нерівномірність розрізу капіляру по його довжині; нелінійна залежність об'ємів термометричної рідини і резервуару від температури.

Похибка, що виникає при відхиленні умов роботи від нормальних, є слідством термічних наслідків в склі; неправильне устромлення термометр;зміни зовнішнього і внутрішнього тисків, що впливають на стінки термометра. Всі ці похибки легко усуваються введенням різних поправок.

Значні похибки показів термометра пов'язані з його різними дефектами. Наприклад, розривами стовпчику термометричної рідини, возгонкою термометричної рідини і дистиляцією її в верхній частині капіляру тощо. Всі ці дефекти повинні усуватися.

Похибка може бути обумовлена індивідуальними властивостями людини, що вимірює температуру. Показ термометра спостерігається неозброєним оком, коли потрібна висока точність, або за допомогою лупи або мікроскопа, коли необхідна точність вимірювання до однієї десятої долі найменшої поділки шкали. Існує три види помилок: помилка від паралакса, помилка на оцінці найменшої поділки, помилка на оцінці значення ціни ділення, що називають "промахами".

Нормативні документи (НД) визначають допустимі похибки показів термометрів. Ці похибки залежать від двох факторів: ціни поділки і температурного діапазону шкали термометру. Чим більше ціна поділки і діапазон термометра, тим більше допустима похибка, що встановлена НД. Точність вимірювання температури термометра не може перебільшувати допустиму похибку, що забезпечується при нормальних умовах. Якщо є необхідність підвищення точності вимірювання, наприклад в лабораторних умовах, то враховують всі поправки. Більшість поправок визначається в результаті додаткових досліджень і вимірювань в лабораторних умовах або при повірках. Похибки показів термометра і різних точках шкали відрізняються величиною і знаком. Введення поправок може значно підвищити точність вимірювання.

4. Література та посібики

4.1. Температурные измерения / Справочник. Под редакцией О.А. Гращенко. - Киев.: Наукова думка, 1989;

4.2. Олейник Б.Н., Лаздина СИ., Лаздин В.П., Жугало О.М. Приборы и методы температурных измерений. - М.: Из-во стандартов, 1987;

4.3. ГОСТ 28498-90. Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний.

5. Контрольні питання

5.1. На якій залежності побудовано принцип дії СРТ?

5.2. В якому діапазоні температур використовується СРТ?

5.3. Зробіть перелік переваг і недоліків СРТ.

5.4. Назвіть всі елементи конструкції СРТ.

5.5. Як вимірюють температуру за допомогою СРТ?

5.6. Який коефіцієнт об'ємного розширення використовується при розрахунку СРТ?

5.7. Чому при розрахунках СРТ використовується видимий коефіцієнт об'ємного теплового розширення?

5.8. Які коефіцієнти термічних наслідків в склі Вам відомі?

5.9. Що визначає "старіння" скла?

5.10. Що таке "депресія" в склі?

5.11. Яким чином зменшується величина термічних наслідків в склі?

5.12. Від чого залежить зміна показів СРТ при наявності термічних наслідків в склі?

5.13. Які термометричні речовини використовуються для заповнення СРТ?

5.14. Які переваги має ртуть як термометрична речовина?

5.15. Які недоліки має ртуть як термометрична речовина?

5.16. Перелічіть переваги та недоліки органічних рідин як термометричних речовин.

5.17. Перекажіть особливості градуювання СРТ повного занурення в рідину.

5.18. Перекажіть особливості градуювання СРТ частинного занурення в рідину.

5.19. Чим відрізняються робочі СРТ від еталонних?

5.20. Які метрологічні характеристики СРТ Вам відомі?

5.21. Як визначаються границі допустимих похибок СРТ?

5.22. Яким чином знаходять числове значення поправки при зміщенні нульової точки СРТ від термічних наслідків в склі?

5.23. Чому виникає похибка від неповного занурення в рідину СРТ повного занурення?

5.24. Запишіть формулу поправки на виступаючий стовпчик термометричної рідини для СРТ повного занурення.

5.25. Чому виникає похибка показів у СРТ частинного занурення, коли температура виступаючого стовпчика відрізняється при градуюванні від температури при експлуатації?

5.26. Запишіть формулу поправки в показ СРТ частинного занурення, коли температура виступаючого стовпчика відрізняється при градуюванні від температури при експлуатації.

Відповіді

Дата добавления: 2015-07-26