實(shí)驗(yàn)18 用熱電偶測溫度及金屬鉑的溫度系數(shù)測定2

1、實(shí)驗(yàn)18 用熱電偶測溫度及金屬鉑的溫度系數(shù)測定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解測金屬溫度系數(shù)的原理2. 了解熱電偶測溫的原理.3. 學(xué)會用熱電偶綜合測量儀 FB203型測量金屬溫度系數(shù)和熱電偶的溫差電動勢 【實(shí)驗(yàn)儀器】熱電偶綜合測量儀 FB203型【實(shí)驗(yàn)原理】1.測金屬溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)表明:所有純金屬的電阻率都隨溫度的升高而增大,當(dāng)溫度不太低時,電阻率與溫度間近似地存在線性關(guān)系: (1)式中t表示攝氏溫度，0表示0時電阻率，表示t時電阻率，稱為材料的電阻溫度系數(shù)。一般而言，不同的電阻溫度系數(shù)不同。當(dāng)金屬導(dǎo)體的溫度變化范圍不大時,導(dǎo)體的長度變化很小,可以忽略不計。這樣,在(1)式中等號的兩邊都乘以/S

2、,就可以得到: (2)式中 表示0時的電阻,表示t時的電阻。(2)式表明,電阻R與溫度t為線性關(guān)系,如果以溫度t為橫坐標(biāo),以電阻為縱坐標(biāo)作圖,則圖線為直線,其截距等于,斜率為 (3)電阻溫度系數(shù)為 (4)ABTT0 圖12.熱電偶測溫度的原理兩種不同材料的金屬A、B組成一閉合回路，如圖1所示，若兩接觸點(diǎn)處溫度不同，則回路中將有電動勢產(chǎn)生，這種電動勢稱為溫差電動勢，這種現(xiàn)象稱為溫差效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)，產(chǎn)生溫差電動勢的裝置叫溫差電偶（又叫熱電偶）。溫差電動勢的大小與金屬材料的性質(zhì)及接觸點(diǎn)處的溫度差有關(guān)。實(shí)驗(yàn)指出，若冷接觸點(diǎn)的溫度為T1，熱接觸點(diǎn)的溫度為T2，則溫差電動勢與溫度的關(guān)系為： （5） 式中

3、a和b是與金屬A、B性質(zhì)有關(guān)的特征常數(shù)，對于銅康銅，a=0.0416mV/，由于b比a值小得多，b=0.0001 mV/，由于b比a值小得多，所以在溫度差（T2T1）不大時，（5）式近似地取為： （6） 上式說明在溫差不大的情況下，溫差電動勢與兩接觸點(diǎn)的溫度差成線性關(guān)系，而在一般情況下，溫差電動勢與兩接觸點(diǎn)溫差的關(guān)系為一曲線。 式中常數(shù)a稱為溫差電動率，即當(dāng)兩接觸點(diǎn)的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫差電動勢，a值可從手冊上查得，但由于組成熱電偶的材料成分有差異，所以實(shí)際數(shù)值與手冊的數(shù)值有出入。因此在實(shí)際使用時，要先對熱電偶進(jìn)行校正（又叫定標(biāo)），以確定a的數(shù)值。校正時，可根據(jù)某些物質(zhì)在平衡態(tài)時有完全確定的

4、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等已知的固定溫度作為熱端溫度，冷端保持在冰水混合物（0）中測出這些溫度差下的溫差電動勢，以溫度差為橫軸，相應(yīng)的溫差電動勢為縱軸，作出一條校正曲線，并由此曲線求出溫差電動率，這就是溫差電偶的定標(biāo)。 用溫差電偶測量某物質(zhì)溫度時，只要測出溫差熱電偶的溫差電動勢，根據(jù)校正曲線查得對應(yīng)的溫度差，如果冷端是0，那么其溫度差的數(shù)值就是該物質(zhì)的溫度。 在測量溫度的精確度要求不高的情況下，也可以將熱電偶的冷端放在室溫下（室溫可用水銀溫度表讀出），求出溫度差，然后從對照表查出的溫度值再加上室溫，便是待測溫度?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)驗(yàn)一：1. 調(diào)節(jié)儀器，接通電源（檢查儀器是否正常）。2. 打開開關(guān)，調(diào)節(jié)旋鈕（順時

5、針溫度升高，逆時針溫度降低），把溫度調(diào)節(jié)到想要設(shè)定的溫度（這里從20開始測量），再按確定按鈕，儀器運(yùn)轉(zhuǎn)，狀態(tài)燈閃爍，此時可以按加熱速度按鈕選擇加熱等級，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時，風(fēng)扇將轉(zhuǎn)動幫助降溫，高溫端示數(shù)不再變化，此時液晶屏示數(shù)處于一個穩(wěn)定狀態(tài)，記錄下現(xiàn)在電阻R的數(shù)值，把數(shù)據(jù)填入下面的表中。3. 記錄完一個數(shù)據(jù)，順時針調(diào)節(jié)旋鈕，重新設(shè)定溫度（這里以5為間隔），再按“確認(rèn)”鍵，重復(fù)上述操作實(shí)驗(yàn)二：1 接通儀器，打開“電源”開關(guān)。檢測儀器是否正常（儀器面板上“電源”指示燈是否閃亮，液晶屏是否出現(xiàn)亂碼等）；若儀器正常，準(zhǔn)備測量未知電動勢。首先順時針旋轉(zhuǎn)“溫度設(shè)定”旋鈕設(shè)定高溫端溫度（如set:_），按

6、“確定”按鈕后開始工作，此時“狀態(tài)”按鈕閃爍。儀器工作后按“加熱速度”可改變加熱等級（一級，二級······五級，其中五級加熱速度最快）。記下溫度每升高5時，液晶屏所顯示的溫度（高、低端的溫度）及該溫差所對應(yīng)的電動勢，直至上升至100左右，共約16組數(shù)據(jù)，依次填入表2中，繪出溫差電動勢溫度差的關(guān)系圖線。用圖解法算出溫度每升高1溫差電動勢1的增值，即算出常數(shù)a（單位為mV/）。5當(dāng)高溫端溫度升至100左右后，按“確認(rèn)”開關(guān)，儀器開始降溫（風(fēng)扇開始工作），記錄高溫端溫度每下降10（同時也需記錄低溫端的溫度）時所對應(yīng)的電動勢，共測5組數(shù)據(jù)，依次填入表2中，再利用前面所測到的熱電偶常數(shù)，計算出高溫端的溫度并與記錄的高溫端溫度相比較分析所產(chǎn)生的誤差?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理】表1 測金屬鉑的溫度系數(shù)溫度T/202530354045505560電阻R/接上表65707580859095100105110表2 測出熱電偶常數(shù)aT高()253035404550556065T低()r(mV)T高-T低()接上表707580859095100表3 根據(jù)以上所測