测出三种金属的冷却速度,画出冷却曲线,如何求在同一温度的冷却速度?
测出三种金属的冷却速度,画出冷却曲线,如何求在同一温度的冷却速度?
测出三种金属的冷却速度,画出冷却曲线,如何求在同一温度的冷却速度?
测出三种金属的冷却速度,画出冷却曲线,如何求在同一温度的冷却速度?
温度的测量
温度是一个十分重要的热工参量.从微观上说,它反映物体分子运动平均动能的大小,而宏观上则表示的体的冷热程度.在各种热工实验中几乎都离不开温度,所以,温度测量是最重要的热工测量.
用来量度物体温度高低的标尺称为温标,如热力学温标、国际实用温标 、摄氏温标、华氏温标等
各种测温方法大都是利用物体的某些物理化学性质（如物体的膨胀率、包阻率、热电势、辐射强度和颜色等)与温度具有—定关系的原理.当温度不同时, 上述各参量中的—个或几个随之发生变化,测出这些参量的变化.就可间接地知道被测物体的温度.
测温方法可为接触式与非接触式两大类.用接触式方法测温时,感温元件需要与被测介质直接接触,液体膨胀式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计等均属于此类.当用光学高温计、辐射高温汁、红外探测器测温时,感温元件不必与被测介质相接触,故称为非接触式测温方法.接触式测温简单、可靠、测量精度高,但由于达到热平衡需要—定时间,因而会产生测温的滞后现象.此外,感温元件往往会破坏被测对象的温度场,并有可能受到被测介质的腐蚀.非接触式测温是通过热辐射来测量温度的,感温速度一般比较快,多用于测量高温, 但由于受物体的发射率、热辐射传递空间的距离、烟尘和水蒸气的影响,故测量误差较大.本节仅对热工实验中常用的几种接触式测温仪表作一简介.
常用的测温仪表及它们的工作原理见下表：
一、膨胀式温度计
利用测温物质的体积(或长度)随温度发生变化的性质制作的温度测量仪表称为膨胀式温度计.分两类：玻璃管式温度计及双金属温度计.
l、玻璃管式温度计
水银玻璃管温度计是热工过程中使用最为广泛的一种液体膨胀式温度计.优点：结构简单、使用方便、准确度高,价格便宜；缺点：易损坏,读数较难且易产生误差,测量结果不能远距离传送和自动记录且有较大的热惯性.
水银玻璃管温度计按其结构可分为三种基本类型,即棒式、内标式和外标式,如图2—1—l所示.
热工测量用的水银温度汁按其测量精度可分成三种,即工业用的、实验室用的和标准温度计.在热工实验中,还常常用到一种特殊的玻璃管温度汁,称为电接触式水银温度计.如图2—l—2所示.它可以作为温度信号发生器和自动温度调节仪表：它的原理是在所规定的温度下,通过水银柱将电路接通,从而使温度控制电路接通.其内可移动的接点常通过外部磁铁来调节它的高度,
使用玻璃管式温度计测温时,其误差来源主要有：
(1)零点位移
由于玻璃的热惯性较大,当加热以后再度冷却时,温度计的温包不能立刻恢复到起始容积,从而使零点产生位移.此时如再用改温度计测量,就会引起附加的测量误差.
(2)插入误差
玻璃管温度计标定时,是将它的全部液柱浸没到介质中,这就使温度计的指标值与介质的真实温度发生偏离.
(3)读数误差
进行读数时,观察者的视线应与标尺垂直并与液柱端面保持同一水平面,否则将引起附加的读数误差.
2、双金属温度计
利用两种膨胀系数非常不同的弹性金属薄片组合在一起,可构成另—类膨胀式温度计——双金属温度计.这类温度计经常用于环境温度的自动测量和控制,测温范围为-80~600℃.它的测量误差较大,通常不作为精密测量用.
二、压力表式温度计
压力表式温度计是根据在封闭容器中液体、气体或蒸汽受热后压力变化的原理而进行测温的.由于压力的变化用压力表测出,所以称为压力表式温度计: 根据压力的变化再推算出温度.常用的压力表式温度计有气体温度计和蒸汽温度计两类.
三、电阻温度计
利用金属和半导体的电阻随温度的变化也可以用来测量温度.其特点是准确度高,在低温下(500℃)测量时,它的输出讯号比热电偶要大得多．灵敏度高. 电阻温度计输出是电讯号,因此便了于远距离传送和实现多点切换测量
电阻温度汁是电热电阻.显示仪表和连接导线所组成：热电阻由电阻体、绝缘管和保护套等主要部件所组成.热电阻是测温的敏感元件,它可由导体或半导体制成,大多数金属导体当温度升高时,其电阻值增大；而半导体的电阻值则要减小.
使用电阻温度计测量温度时,其测量误差的主要来源是：
(1)电阻自热效应引起的误差；
(2)引线误差；
(3)安装误差.
四、热电偶温度计
热电偶温度计价格便宜.制作容易.结构简单.测温范围广(14K~1300℃),准确度高, 而且可以把温度信号转变成电讯号进行远距离传送,所以应用很广泛.
其工作原理基于金属和合金的下列性质,当在两种不同种类的导线的接头(接点)上加热时,会产生温差热电势.
这两种不同种类的导线连接起来就成为热电偶.
热电偶具有以下基本性质.图1中系一闭合电路,由两种不同的导体(热电极)A和B组成,形成一对热电偶.若接点l和2处分别维持温度t1和t0,则在接电处分别产生电势eab(t1)和eab(t0),在电路中作用的合成热电势Eab(t1,t0)等于各接点上所产生的热电势的代数和：
EAB（t1,t0）=eAB(t1)+ eBA(t0)
但是 eBA(t0)= -eAB(t0)
所以 EAB（t1,t0）= eAB(t1)－eBA(t0)
因此,当t1=t0时热电势为零：导线中的电流随热电势和电路中的电阻的大小而改变,可由欧姆定律决定.
热电偶的工作点1称为热接点放在被测介质里,另—接点称为冷接点.
热电偶温度计由热电偶和 电测仪表(如电位计)组成.二者用导线连接,连接方式如图2-1-4所示.导线c接上电测仪表和两热电极之间时,增加了新的串联接点3和4,若3和4的温度相等,都等于t,则电路中总电势EABC(t1,t,t0)为
EABC(t1,t,t0)＝eAB(t1)+ eBA(t) +eBC(t)+ eBA(t0)= eAB(t1)－eAB(t0)
可见与式（1）相同,即不会由于连接而引起误差.但如接点3,4温度不等,则将引起误差.
另一种连接方式见图2-1-5所式,它的原理和第二种是相同的.热电偶有二个冷接点2和3,它们均处在同一温度t0下,于是
EABC(t1,t2)= eAB(t1)+ eBC(t0)+ eCA(t0)= eAB(t1)+ eBA(t0)= eAB(t1)+ eAB(t0)
用电热偶测定温度,只有在冷接点的温度t0保持不变,而且器数值为已知条件下才是可能的.这时式（1）、（2）、（3）均可以表示为：EAB(t1,t0)=f(t1)
不同材料组成的热电偶,上述函数f的形式也不同,可用实验方法确定.确定时保持t0不变,测定EAB(t1,t0)随和t1的依变关系（如图4所示）,这种关系曲线称为热电偶的分度曲线.有的经实验标定的分度曲线后,就可以由电测仪表读出的热电热查得相应的温度值.一般热电偶的分度曲线近似为直线.标定时通常维持,故应用时也应把冷接点放在冰水混合物中维持0℃.若冷接点不是零度,而是室温,则应把测得的热电势加上室温与0℃间的热电势,然后按此总电势确定热点温度t1.
本实验使用得热电偶均经标定,实验中可根据给定的分度曲线查取温度.
五、电位差计及其使用
1、电位差的工作原理
其工作原理是用一个已知的标准电压与被测电势相比较,调整到二者差值为零时,被测电势就等于已知的标准电压,这种测量方法亦称补偿法或零位法.
图2-1-7是电位差计的工作原理图.图中,工作电流调节电阻RP、标准电池补偿电阻RN、被测电势补偿电阻R及电势为E的工作电源串接成一回路.当转换开关K扳向“标准”位置时,检流计G接入标准电池（电动势EN为已知）回路.调节RP使G的指针指零,此时标准电池的电动势EN由RN上的电压降补偿（即EN=TRN）,因此电位差计的工作电流为
II=EN/RN
工作电流I调节好以后,将K扳向“未知”位置,G即接入热电偶（待测热电势为Er）回路,同时立即调节RQ（移动触头Q）再次使G指零.这时被测量的电势ER由RQ上的电压降补偿,则有
标准电势EN和标准电阻RN均为已知.从上式可以看出,只要测出RQ,即可得出ER值,即Q点的位置可以反映出被测热电势ER之大小.
2、电位差计的使用方法
a调节检流计的机械零点（注意：事先应将指针的所紧装置松开）.
b调工作电流I至额定值,把开关K放在标准位置调RP,使检流计中无电流通过
c进行测量：连接被测电势,把开关K放在未知位置,改变R使检流计中无电流通过即可得到读数.
3、注意事项
a电位差计不能摆动、倒翻、极柱不能按错
b调检流计的机械零点时,必须松开紧装置.
c如标准电池长时间处于工作状态,将使标准电池寿命大大缩短甚至损坏,为此当调节工作电流时开关按至“标准”时动作需轻巧而迅速,稍一接触可看出检流计偏移方向时,即应将开关断开,切忌长时间将开关按在“标准”位置.
d测量被测电势时,先将电位计的刻度盘放在与次热电势差不多大小的位置上,以免检流计的偏移过大,损坏仪表.当检流计偏移较大时,开关稍一接触可看出检流计得偏移趋势时即可断开.
e不工作时,开关应放在断路位置.详情请见下面网址：
如果是同样的测试条件和测试手段的话，可以对各点进行比较
好的。