Калибрирането на термодвойката
Изпратете добра работа в базата от знания лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в техните проучвания и работи, ще бъда много благодарен.
Лабораторна работа № 208
Metal функция електрон работа
електрони на проводимост в метала са в неподредена движение на топлина. Повечето бързо движещи се електрони, които имат достатъчно голяма кинетична енергия могат да избягат от метала към околностите. Въпреки това, те работят срещу силата атракция от излишната положителен заряд срещащи се в метала, поради заминаването си и срещу сили на отблъскване от по-рано, отделяни електрони в близост до повърхността формиране на електронен диригент "облак". Между електрон газ в метала и електронно "облак" има динамично равновесие.
Работата, която трябва да се ангажира да премахне електрона от метала във вакуум, се нарича работата функция. Работната функцията на електрони се извършва чрез намаляване на кинетичната енергия. Ето защо, трябва да се разбира, че бавно движещи се електрони, за да избягат от метала не могат.
Липса на електроните в метален проводник, и тяхното изобилие в околното пространство, образувани в резултат на отклонението на електроните от метала се появяват само в много тънък слой от двете страни на повърхността на проводника. Дебелината на този слой е няколко interatomic разстояния в метала. В първо приближение, можем да предположим, че повърхността е метал и електрически двуслойни кондензатори като много тънък. Потенциалният разликата между електродите на кондензатора зависи от метал електрона работната А:
къде е - абсолютната стойност на заряда на електрона.
Електронни, летящ над метала трябва да се преодолее, забавящ своя електрическото поле на двойния слой.
Характеризиращи поле потенциална разлика се нарича потенциал на повърхността рязко, или се свържете с потенциал разлика между метала и околната среда.
Функцията за работа зависи от химическата природа на метала и състоянието на неговата повърхност; замърсяване следи от влага и така нататък. променят стойността си. За чист метал, функцията работа варира от няколко електронволта.
Възникване на контакт потенциал разлика между контакт с метални проводници е била открита в края на 18 век италиански физик А. Волта. OH експериментално установени следните два закона (закони Волта):
Потенциалният разликата между краищата на верига, състояща се от последователно свързани метални проводници са при същата температура, независимо от химическия състав на междинните проводници. Тя е равна на контакт потенциал разлика, произтичаща с директна връзка външните проводници.
класическата електронна теория на проводимостта на възможни метали, за да обясни законите на Volta и да намерят израз за контакт потенциал разлика.
Ние намираме работа (A12), които трябва да се ангажира с прехвърлянето на електрон от метал в метал I 2.
На потенциала на електростатичното поле, от това следва, че количеството на извършената работа по време на прехвърлянето на електрона по затворен път avsda е нула, т.е. Фиг.1
Когато това е било взето предвид, че се работи по начина, по CD е нула, следователно,
"Минус" знак във формулата означава защото когато А1> A2 <т.е. первый металл заряжается отрицательно, а второй - положительно. В формуле (3), как и во всех последующих формулах этой главы, е обозначает абсолютную величину заряда.
Втората причина за разликата на контакта: потенциала между металите, и 2 се свързва с представяне на електронен газ с метали като идеален газ. Налягане идеален газ, както е добре известно, е:
Формула (5) е математически израз на първите волта право. Тъй като това показва, че - това зависи само от температурата и
химичната природа на контакт метали.
За доказване на втория закон на Volta помисли, например,
верига, състояща се от четири последователно свързани метални проводници (Фигура 2). Да предположим, че температурата е една и съща във всички проводници.
Разликата в потенциалите между краищата на веригата е равна на алгебричната сума на потенциалните скокове във всички контакти:
С помощта на уравнението (5), получаваме:
или - = - + т.е.. наистина зависи от естеството на междинните проводници.
Ние очакваме от порядъка на двете понятия във формула (5). Тъй като работа А1 и А2 имат различни метали е в диапазона от няколко електронволта, тогава # 63; 1в. Ако се приеме, че n0 е приблизително равен на броя на метални атоми затворени в единица обем, съотношението е в рамките на единица и # 63; 1. Следователно, вторият по формула (5) е от порядъка:
Следователно, при стайна температура # 63; 0,03V, т.е. "
Опитът показва, че това е почти независимо от температурата, докато увеличенията на пряка зависимост от абсолютната температура (пренебрегвайки по-слаба температура зависимост).
термоелектрически явление (на Зеебек ефект)
Да разгледаме затворена верига, състояща се от две метални проводници I и 2 (фигура 3).
Електромоторно сила, приложена към веригата, равна на алгебричната сума на всички потенциални скокове:
Ако двете връзки на температура е същото, т.е. Та = Tb = Т, въз основа на уравнение (5), имаме:
В затворена верига, образувана от множество метални проводници, където всички възли са при същата температура, не е възможно възникването на електродвижещата сила поради контакт само един потенциални скокове.
Ситуацията е различна, ако температурата на свързване на А и В са различни, например, Ta> Т б. След това, в съответствие с уравнение (5)
където =. Стойността е постоянна характеризиране на свойствата на контакт на двата метала.
В този случай, в затворен цеп изглежда така наречения план на електродвижещо напрежение е пряко пропорционално на температурната разлика между двете кръстовища. Поради възникнала thermoelectromotive сила ток се генерира в такава схема, чиято посока, когато N01 Термодвойка "термоелектрически явления в метали вече е широко използвани главно за измерване на температурата. За тази цел се използват термодвойки или термодвойка. представляваща два проводника, направени от различни метали или сплави с известна стойност на коефициента в уравнение (6). Краищата на тези кабели са заварени (фиг. 4). Един възел е поставен в среда, която трябва температура Т1 и втората мярка - в известна среда с постоянна температура Т2 (например, в съд Dewar с мокър лед). Термо-двойки имат няколко предимства пред конвенционалните термометри: те позволяват да се измери температурата в широк спектър от десетки до хиляди градуса по абсолютна скала. Термодвойките имат висока чувствителност и по този начин дават възможност за измерване на много малки температурни разлики (до 10-6gradusa). Така, термодвойка желязо - константан се използват за измерване на температури до 500 ° С и има чувствителност от 5.3 * 10-5 в / ° С "термодвойки платина - Platinum (90% платина и 10% родий) имат чувствителност на 6 10-6 / ° C и се използват за измерване на температурата от най-ниската до хиляди градуса. С помощта на термодвойката не само може да се измери температурата, но също така да наблюдава промените му с течение на времето. Възможност галванометър настроен на значително разстояние от термодвойката; може да се прилага успешно в термодвойката контрол и автомати (термостати и т.н.). техните серийни връзки, използвани за увеличаване на чувствителността на термодвойките наречени thermobatteries или термоелектрически. Пелтие ефект. Чрез преминаване на електрически ток през верига, състояща се от две различни метали заварени заедно, има не само тяхното нагряване: в разделяне следствие Joule топлина, но и допълнително отделяне на топлина в един от съединенията, докато другата възел се охлажда (Фигура 5.). Ако посоката на електрически ток съвпада с посоката на термоелектрически възникването условие Ta> Tb (3), на кръстовището се нагрява и се използва като охлаждащ възел. Когато посоката на електрическия ток е обърната възел б се охлажда и се загрява възел. Това Пелтие ефект е открит през 1834 година и се нарича ефекта на Пелтие Пелтие ефект, както и появата на термоелектрически EMF, е свързана с появата на потенциалната разлика на контакт на граничната повърхност на двата метала. Да приемем, че се заварява метал е зареден отрицателно, и метала 2 на кръстовището - положително. След това, когато посоката на тока е показано на фиг. 5, електроните в съединяващия движение в посока 1, 2 са тествани за електрически контакт област допълнително ускорение. Кинетичната енергия на електроните се увеличава за сметка на вътрешната енергия на заваръчния шев. Следователно вътрешната енергия на заваръчния шев се намалява и температурата пада. Феноменът възел обратната възниква б - простиращ се през нея в посока 2 януари електрони се забави чрез експозиция на електрическо поле. В същото време те се откажат от част от своята енергия, spayu използва, температурата се покачва. Очевидно е, че когато посоката на тока е обърната кръстовище ще се нагрява, и на кръстовището на Б - готино. Пелтие; Можете да използвате устройството за охладителя. Въпреки това, ефективността на такава машина, на базата на ефекта на Пелтие в метали е много малък. Показателно е, че е по-икономичен полупроводникови охлаждащо устройство. Използване на термодвойка за откриване на температурата може да бъде случаят, ако зависимостта произтичащи него thermoelectromotive сила (топлинна едн) Em от температурната разлика на контактите (възли) на. Топлоелектрическа е свързано с термоелектрически JT в съответствие със закона на Ом формула: r-, където вътрешното съпротивление на термодвойката и R0- устойчивост на веригата, която е затворена с нагревателя. Според уравнение (6) ЕТ = * T, обаче * Т = JT * R, = -sensitive термоелемент числено термо едн в възел температурна разлика от една степен. ако R = R + R0 е константа. G- огледало галванометър Rsh- постоянно съпротивление (на предния панел настройките не са показани), - разкарвам галванометъра; и - термодвойка възли: А - Dewar съд, пълен с вода при стайна температура: B - луковицата, пълен с вода, се нагрява до точката на кипене; По - ключ Експериментално определен в зависимост от ЕТ и по този начин? JT кръстовища на термоелектрически температурна разлика се нарича сортиране термодвойка. Термодвойка калибриране се свежда до следното: поддържане на един възел на термодвойката време на експеримента при същата температура, а другата възел се довежда в контакт със средата, температурата на който може да се променя; напиши откриване чувствителност галванометър термоелектрически -Jt. съответстващо на разликата на температурата на термодвойка възел .Stroyat калибровъчна крива чрез нанасяне на стойностите на оста на абсцисата. и вертикалната ос - съответните стойности на J,. Термодвойка калибриране може да бъде направено чрез определяне (Фигура 6) Измерванията се извършват в следния ред. Се нагрява на котлон вода в колба с обратен хладник. Печки комутируема мрежа с напрежение 220. Титуляр на термодвойки и проводници за термодвойки за повишаване на колкото е възможно повече от освобождаване на крепежния болт. Поставете колбата се нагрява с вода под дясната кръстовището. Внимателно се освободи притежателя да кръстовища с термометри са били потопени във вода. Право кръстовище - загрятата вода в колбата; Левият възел - във вода при стайна температура в Dewar. Активиране на галванометъра огледало осветление устройство в мрежата с напрежение 220 волта. Определена от термометър наляво (студени) температурни t00s термодвойка възел, който е постоянен по време на експеримента. Превключвателя за включване К. 6. Определяне на 5-6 показанията светлина показалеца sootvetctvuyuschih различни температури полето галванометър N (в мащаб разделения) (на охлаждането на горещо) възел т (приблизително на всеки 10 °). За бързо понижаване на температурата на горещия кръстовището на горещата вода в студен колба се разрежда. Резултатите от измерването се записват в таблица 2. 7.Zakonchiv измерване, осветление устройство на разстояние огледало галванометъра на. 8. Въз основа на експериментални данни за конструиране на стандартна крива, експресиращи връзката п = F (), т.е. изчертаване на абсцисата стойностите на температурна разлика между кръстовищата. и вертикалната ос - съответния галванометър показания N, пропорционална на термичен ток.