物理化学实验温度.ppt

一、温度计和恒温装置（3）冷端处在温度波动的环境中此时可采用补偿导线或冷端补偿器来校正。※补偿导线：由于受到材料价格的限制热电偶不可能做很长，而要使其冷端不受测温对象的温度影响，必须使冷端远离温度对象。所谓补偿导线，就是在一定温度范围内(0～150℃)将一根热电性能与热电偶相近的金属导线同极相连，然后把冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室，冰水浴等)即可克服冷端温度的波动，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的。第30页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置[例]采用镍铬-镍硅热电偶测炉温，热端为800℃，冷端为50℃，仪表室为20℃，求炉温。解：先分别查表得：E(800,0)=33.277mV，E(50,0)=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。则不补偿时输入仪表的热电势为：E(800,50)=33.277－2.022=31.255mV(相当于751℃)采用补偿导线后则为：E(800,20)=33.277－0.798=32.479mV(相当于781℃)第31页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置※冷端补偿器(电桥补偿法)冷端补偿器是一个串联在热电偶测温电路中可以输出毫伏信号的直流不平衡电桥，它的特点是输出的毫伏值随冷端温度而变化，从而达到冷端温度的自动补偿。此类补偿方法多用于自动化温度测量仪器中，这种仪器如果使用正常的话，可以直接从仪器上读取温度值，而不必进行校正。第32页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置热电偶的电势与温度为非线性关系；而电阻与温度的关系是线性的，故是近似关系。补偿原理见下图：图中R1与R2阻值远大于其它电阻，使桥路具有恒流性质，并使：I1=I2=0.5mA因此，其输出电压：U=e+URCM－UR5利用e与URCM的相反变化来补偿热电偶冷端温度的改变，自动补偿的条件为：Δe=I1RCMαΔt第33页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置（四）电阻温度计电阻温度计的测温原理是利用金属或半导体的电阻随温度变化的特性而设计的。★大多数金属在温度升高1?C时电阻将增加0.4％～0.6％，即金属的电阻具有正的温度系数。金属电阻温度计测温范围广，重现性好；★半导体电阻一般具有负的温度系数，每升高1?C，电阻约减小2％～6％。半导体的电阻灵敏度比金属高，但重现性较差，测温范围窄；第34页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置因此金属电阻温度计仍是使用最普遍的。目前由纯金属制造的热电阻的主要材料是铂、铜和镍，它们已得到广泛的应用。电阻温度计的实际测温一般不超过1000℃，在较低温度下，电阻温度计是最准确、最灵敏和最稳定的温度计，如在800℃以下铂电阻温度计的灵敏度比热电偶的高一个数量级，但电阻温度计的制作比较麻烦和复杂。常用的电阻温度计有铂电阻温度计，热敏电阻温度计(金属氧化物半导体材料制成)。第35页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置铂是一种贵金属。它的特点是精度高，稳定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很强。铂在很宽的温度范围内约1200?C以下都能保证上述特性。铂很容易提纯，复现性好，有良好的工艺性，可制成很细的铂丝(0.02mm或更细)或极薄的铂箔。与其它材料相比，铂有较高的电阻率，因此普遍认为是一种较好的热电阻材料。缺点是铂的电阻温度系数比较小；价格贵。在0?C以上，其电阻与温度的关系接近于直线，其电阻温度系数A=3.9×10－3/?C。我国已采用IEC标准制作工业铂电阻。按IEC标淮，使用温度已扩大到-200～850?C，初始电阻有100?和50?两种。第36页，共51页，星期日，2025年，2月5日关于物理化学实验温度第1页，共51页，星期日，2025年，2月5日一、温度计和恒温装置（一）测温方法与测温仪器的分类按照所用方法之不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。1.接触式测温接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点：直观可靠。