[理学]第五章_空气温度的观测.ppt

第五章温度的观测 知识结构 §5.2玻璃液体温度表 玻璃液体温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球或柱，一根一端封闭的玻璃毛细管与它相连。 常用的测温液体有水银、酒精和甲苯等，它们的物理性质见表５－１。 温度表可以根据不同的测温目的，选用不同的测温液。 大气测温范围：-80~+60℃。 水银温度表 凝固点： -38.862℃，沸点：356.9℃ 优点：(材料易得、比热小、导热系数高、饱和蒸汽压小) 缺点： (1) 温度在 -38.862℃ 以下不能使用 (2) 膨胀系数小 测低温可采用含铊 4% 汞合金，可在 -62℃以上的温度下使用 有机液体玻璃温度表 常用：酒精、二甲苯 酒精的凝固点-177.5℃，沸点：+78.5℃ 优点：可用于低温；膨胀系数大 缺点： 湿润玻璃，易断柱 导热系数小，球内温度分布不均匀 饱和蒸汽压高，温度降低时会有液体小滴凝结在毛细管上部中空部分。 §5.2玻璃液体温度表 玻璃液体温度表的灵敏度，设温度为 0℃时，表内液体的体积为Ｖ０ ，液体和玻璃的膨胀系数为μ和γ，毛细管的截面积为Ｓ，当温度改变△ｔ℃时，液体的体积改变△Ｖ，液柱的长度改变△Ｌ，则 △Ｖ＝V0[1+(μ-γ)Δt]- V0 = V0(μ-γ)Δt △Ｌ＝V/S=V0(μ-γ)Δt/S △Ｌ/△ｔ＝V0(μ-γ)/S §5.2玻璃液体温度表 （1） 基点的永恒位移 玻璃液体温度表球部的容积随时间增加而缩小，以致基点不断提高，即所谓基点的永恒位移。这在制成温度表的初期很明显，以后位移逐渐减小。一般制造温度表均需用特种玻璃。采用标准测温玻璃制造的温度表，五年中基点的永恒位移仅为0.05℃，以后提高甚微。 §5.2玻璃液体温度表 （2） 玻璃变形引起的误差 当温度由低温升至高温后，再令其急速冷却到初始的温度时，温度表的指示会偏低。尔后逐渐恢复正常，称之暂时跌落。升温的范围，升温和降温的速率，以及玻璃的种类对跌落值的大小都有影响。反之，当高温降至低温，再令急剧增温时，则温度表的指示会偏高。这是由于玻璃升温或降温后其剩余膨胀不能立即消失的缘故。温度表经过重复处理后，可以人为地“老化”，可大大减小暂时跌落。 §5.2玻璃液体温度表 （3） 刻度误差 划分刻度是在一定范围内进行等分。由于标尺刻度不均匀，标尺零点位置不准确，毛细管截面积不均匀，液体和玻璃膨胀系数的非线性，都将使温度表的刻度出现误差。 §5.2玻璃液体温度表 常用的玻璃液体温度表 §5.2玻璃液体温度表 常用的玻璃液体温度表 §5.2玻璃液体温度表 §5.3双金属片温度计 双金属片温度计是自动记录气温连续变化的仪器。它由感应部分、传递放大部分、自记部分组成。 §5.3双金属片温度计 １ 感应部分 感应部分是一个双金属片。双金属片具有受温度变化而发生形状和曲率变化的特性，可利用这种特性测量温度。? 双金属片是将两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起。如果膨胀系数大的金属片在下面，膨胀系数小的金属片在上面，当温度升高时，双金属片将成凹形，温度降低时成凸形，随着温度的变化，双金属片的曲率也就随之变化，这样就可利用双金属片曲率随温度变化的特性来测量温度。 §5.3双金属片温度计 如图，设温度为零度时，双金属片是平直的，其长度为L0，当温度为ｔ时，双金属片产生了弯曲，由于两个金属片的膨胀系数不一样，因此，其长度分别为： §5.3双金属片温度计 §5.3双金属片温度计 若此时，双金属片焊接面自由端的位移量为λ，则： λ＝Ｒ－Ｒcosψ=2Rsin2(ψ/2) 当ψ很小时，可以认为 Ｒ≈L0/ψ, sin2(ψ/2) ≈(ψ/2 )2=ψ2/4 λ＝At 由此可见，双金属片自由端位移量的大小是与温度变化成正比的，故温度自记纸具有等分的刻度。 §5.3双金属片温度计 ２ 传递放大部分 主要作用是把双金属片变形的位移量，进行传递和放大。这是因为双金属片的位移量是很小的，需要在本部分中利用杠杆原理加以放大；为了将感应部分所得的温度信号记录下来，也需要通过本部分传递到记录部分。 ３ 自记部分 包括自记钟、自记纸和自记笔三部分。 §5.4电测温度表 5.4.1热电偶温度表 利用热电原理进行温度测量的仪器称为热电偶温