TERMO_L1.pdf

8/17/2019 TERMO_L1.pdf

1/10


2/10

1-2

metode volumetrice; metode dilatometrice; metode calorimetrice; metode manometrice; metode rezistive; metode cu semiconductori; metode electromagnetice;

metode bazate pe fenomeneletermoelectrice;

metode de radiaţie (optice,fotoelectrice, spectroscopice);

metode magnetice; metode acustice; metode nucleare.

În continuare se prezintă, succint, câteva dintre metodele enumerate mai sus.

Metode volumetrice

Termometrul care îşi bazează funcţionarea pe această metodă se numeştetermometru desticlă cu lichid. Se folosesc pe scară largă, datorită simplităţii de manevrare şi preciziei înalte demăsurare. Domeniile de utilizare, în funcţie de lichidul termometric, sunt sistematizate în anexă.Principiul lor de funcţionare se bazează pe dilatarea lichidului termometric închis într-un tubcapilar de sticlă.

Lichidul termometric cel mai folosit este mercurul, datorită proprietăţilor lui: • se poate utiliza în puritate maximă, deci termometrele cu mercur sunt comparabile între ele; • este opac;• este bun conducător de căldură; • nu udă sticla în contact; • rămâne lichid între-30 °C şi +300 °C.

Pentru mărirea domeniului de utilizare (până la +600°C), în spaţiul din tubul capilar dedeasupra mercurului se introduce, după evacuarea aerului, un gaz inert (azot, hidrogen, argon, bioxid de carbon). Prin mărirea presiunii acestui gaz se ridică temperatura de vaporizare amercurului. Pentru temperaturi mai mari decât +600°C, termometrele se confecţionează dincuarţ, lichidul termometric fiind mercurul sau amalgamul de galiu în atmosferă neutră sub presiune.

Din punct de vedere constructiv, se deosebesc:termometre capsulate - la care tubulcapilar şi scala gradată sunt introduse împreună într -un tub de protecţie, precum şitermometretijă - a căror scală este gradată direct pe tubul capilar. În afară de acestea există şi alte construcţiispeciale, ca de exemplu: termometre cu contacte fixe, cu contacte mobile (fig. 1.1) etc.

Fig. 1.1. - Termometre de sticla cu mercur:a - cu contacte fixe; b - cu contacte mobile

La confecţionare termometrelor obişnuite se utilizează o sticlă specială, numită “sticlătermometrică”, care are un coeficient de dilatare mic, se poate detensiona prin tratament termic şiare un punct de înmuiere ridicat.


3/10

1-3

Când se măsoară temperatura unui sistem cu un termometru cu lichid, se citeştediviziunea la care a ajuns lichidul în tubul capilar. Măsurarea ar fi exactă dacă rezervorul delichid nu ar aveao dilatare remanentă, tubul capilar ar fi perfect cilindric în interior, termometrular fi imersat în sistemul supus măsurării atât cât este specificat de producător şi dacă presiuneaexercitată de sistemul supus măsurării asupra termometrului nu ar fi pr ea mare. Deoarececondiţiile enumerate mai sus nu sunt întotdeauna satisfăcute, se fac corecţii ale valorilor citite,

cea mai importantă fiindcorecţia de coloană emergentă, sau“corecţia de fir”, care se aplică încazul unui termometru prevăzut cu imersie totală, dar care nu poate fi imersat complet însistemul de măsurat. Ca urmare, coloana de lichid, nefiind în întregime la aceeaşi temperatură,valoarea indicată nu este cea reală. Corecţia de temperatură care trebuie aplicată se calculează curelaţia:

( )'ttn't c −⋅β⋅=∆ (1.3)unde: n [div] - lungimea coloanei emergente, în diviziuni de pe scara termometrului;

β [°C-1] - coeficientul de dilatare al lichidului termometric;tc [°C] - temperatura citită de termometru; t’ [°C] - temperatura medie a coloanei emergente.

Această din urmă temperatură se calculează ca o medie aritmetică a temperaturilor la carese află cele două capete ale coloanei de mercur care nu este imersată în sistemul a căruitemperatură se măsoară.

Pentru termometre cu mercur temperatura corectată se calculează cu relaţia:

( )6100

'ttntt cc

−⋅+= (1.4)

Metode dilatometrice

Aceste metode permit măsurarea temperaturii prin determinarea dilatării unui bimetal saua unei tije.

Termometrul cu bimetal are ca element sensibil un arc bimetalic spiralat sau elicoidal.Utilizarea arcurilor bimetalice pentru măsurarea temperaturilor are la bază coeficientul dedilatare diferit al celor două metale care intră în alcătuirea bimetalului.

Deplasarea unghiulară a capătului liber al bimetalului spiralat este proporţională cuvariaţia de temperatură∆T, conform relaţiei:

iDk Tk m1 ⋅⋅π⋅=∆⋅=Θ (1.5)

unde:Θ [m] -deplasarea unghiulară a capătului liber al arcului spiral; k [-] - constantă de proporţionalitate; k 1 [-] -constantă elastică a arcului spiral; Dm [m] - diametrul arcului spiral, respectiv diametrul exterior al spirei.

Termometrele bimetalice se folosesc pentru temperaturi cuprinse între -50°C şi +450°C,având erori de±2 - 5 % din întregul domeniu de măsurare. Bimetalele uzuale sunt aliaje fier -nichel-crom sau invar-nichel.

Termometrul metalic cu tijă , prezentat în figura 1.2, are ca element sensibil o tijămetalică de lungime mare şi secţiune transversală mică şi constantă.


4/10


5/10

1-5

+ 250 °C), cu accentuarea faptului că aceste termometre măsoară doardiferenţe de temperatură care se pot întinde de la 1°C la circa 10°C. În general, termometrele gradate în 0,01°C potmăsura diferenţe numai de 5°C. În acest scop, termometrul Beckmann are ca părţi componenterezervorul 1 - umplut cu mercur, tubul capilar 2 -sudat de rezervor şi rezervorul suplimentar 3-format dintr-un tub cu un diametru mai mare şi unul mai mic, aşa cum este prezentat în figuraurmătoare (fig. 1.3).

1

2

3

2

3

a). b). Fig. 1.3 - Termometru Beckman

a) privire de ansamblu, b) detaliu

În dosul tubului capilar, pe porţiunea dreaptă, se găseşte o scară gradată de la 0 la 5°Csau de la 0 la 10°C. Scara poate fi gradată de jos în sus sau invers. În dosul rezervoruluisuplimentar se găseşte încă o scară gradată de sus în jos, pentru diverse domenii, din 5 în 5°C. Înrezervorul suplimentar este vid şi, în acest caz, la răsturnarea termometrului, mercurul se scurgedin rezervor în partea cealaltă, adică în rezervorul suplimentar.

Valorile determinate cu ajutorul acestui termometru trebuie corectate în funcţie detemperatura mediului. Corecţiile se găsesc în tabele speciale.

Termometrele Beckmann sunt cu imersie parţială, deoarece în baie se introduce doar tijade imersie.

Metode manometrice

Termometrele manometrice măsoară temperatura pe baza variaţiei presiunii unui fluid(lichid, gaz sau vapori) aflat într-un vas închis, deci la volum constant. Dacă fluidul termometricse caracterizează prin absenţa presiunii interne, atunci variaţia de presiune la volum constant este pro porţională cu temperatura.

Distingem astfel mai multe tipuri de termometre manometrice:Termometrul manometric cu lichid care constă într -un sistem termometric alcătuit dintr -

un rezervor, tub capilar şi tub manometric. Drept lichide termometrice se folosesc: mercurul(-35÷ +600°C), alcoolul (-50÷ +320°C), hexanul (-80÷ +320°C) etc.


6/10

1-6

Termometrul manometric cu vapori şi lichid foloseşte drept fluide termometrice osuccesiune formată dintr -un lichid volatil, o zonă de vapori şi un lichid nevolatil. Substanţele celmai des utilizate sunt: clorura de metil (0÷ 120 °C), alcool etilic (100÷ 220 °C), apă (120÷ 200°C), toluen (150÷ 250°C), freon (-20÷ 100°C) etc.

Schema de principiu a unui termometru manometric este prezentată în figura 1.4. Acestase compune dintr-un rezervor (1), care se introduce în sistemul a cărui temperatură se măsoară,legat printr-un tub capilar (2) la un instrument de măsurare a presiunii (cu tub Bourdon (3), burduf sau diafragmă). Odată cu încălzirea fluidului termometric creşte şi presiunea sa, care setransmite manometrului (3), acesta deplasând, prin intermediul unui mecanism de pârghii şi roţidinţate (5), un ac indicator (4) în faţa unei scale gradate etalonată direct în grade.

Termometrul manometric cu gaz îşi bazează funcţionarea pe dependenţa dintretemperatura şi presiunea gazului ideal. Are ca principal dezavantaj inerţia termică mare datoratăcoeficientului mic de cedare a căldurii şi conductivităţii termice reduse a gazului. Ca gaz delucru, cel mai adesea se foloseşte: azotul, argonul, bioxidul de carbon etc., având ca domenii demăsură:-60÷ +600°C.

5

1

2

3

4

Fig. 1.4 - Termometru manometric

Termometrele manometrice au avantajul că permit transmiterea indicaţiilor la distanţă(până la 100 m) şi au o construcţie simplă. Totuşi, variaţiile temperaturii medii pot provoca eroride indicaţie. Pentru reducerea şi înlăturarea acestor erori se utilizează dispozitive de compensare,constituite din termobimetale de formă spirală.

Metode spectroscopice

Temperatura unui corp se poate măsura şi cu ajutorulculorilor termoscopice . Acesteareprezintă nişte compuşi chimici care au proprietatea de a-şi modifica culoarea la anumitetemperaturi specificate. Culorile termoscopice pot fi de două feluri:


7/10

1-7

• monotermice (creioane, crete) -care indică o singură schimbare a culorii; • multitermice (lacuri, vopsele) -care indică o schimbare repetată a culorii.

De multe ori este necesar controlul temperaturii, pentru a se evita depăşirea anumitortemperaturi maxime, peste caremotorul, maşina sau piesa respectivă ar avea de suferit. Acestcontrol se realizează prin acoperirea piesei sensibile la căldură cu culori termoscopice. După un

timp oarecare de funcţionare, temperatura suprafeţei creşte, ajungând la temperatura limită asubstanţei cu care sunt acoperite, iar aceasta îşi modifică culoarea. În felul acesta se poatecunoaşte, fără alt mijloc de măsurare, temperatura corpului respectiv.

În cazul creioanelor termoscopice, se trasează pe o suprafaţă mai multe linii cu mai multe creioane, iar dacă se folosesc vopsele, atunci suprafaţa se vopseşte.

Culorile termoscopice se livrează, de obicei, în seturi, în funcţie de temperatura critică.

IV MERSUL LUCRĂRII

Verificarea termometrelor prin comparaţie se face în termostatele pentru tem peraturi dela 0°C până la +600°C.

1. Termostatul (fig.1.5) este alcătuit dintr -un vas bine izolat termic (1), acoperit cu un capac(2) şi umplut cu un lichid (de obicei apă ). Este prevăzut cu un circuit de răcire (3), careeste, de obicei, o serpentină alimentată cu apă rece; o rezistenţă electrică de încălzire (4),un agitator pentru uniformizarea temperaturii (5), antrenat manual sau de un motorelectric şi un termometru etalon (6), care împreună cu un sistem de relee, păstreazăconstantă temperatura lichidului din termostat. Termometrele de verificat (7) se introducîn lichid prin orificii practicate în capac în acest scop. Se aleg diverse tipuri constructivede termometre de sticlă cu mercur, precum şi un termometru manometric.

2. Se realizează montajul termometrelor pe aparatul verificator.

3. Se măsoară temperatura atmosferică (tamb).

ME

7

+ _

1

2

3

4

5

6

Fig. 1.5 - Termostat


8/10


9/10

1-9

LUCRAREA NR. 1

VERIFICAREA TERMOMETRELOR DE STICLĂ CU LICHID

ŞI A TERMOMETRELOR MANOMETRICE

FOAIE DE CALCULE 1-1

Nume şi prenume: Data:

Temperatura mediului ambiant: tamb =

TABEL 1.1 - TEMPERATURA MEDIE A COLOANEI EMERGENTE

Nr. crt. Temp. părţii sup. acoloanei emergente

Temp. părţii inf. acoloanei emergente

Temperatura medie acoloanei emergente

t1 [°C] t2 [°C] t’ [°C]

1.2.3.4.5.6.7.

8.


10/10

LUCRAREA NR. 1

VERIFICAREA TERMOMETRELOR DE STICLĂ CU LICHID

ŞI A TERMOMETRELOR MANOMETRICE

FOAIE DE CALCULE 1-2

TABEL 1.2 - TEMPERATURI CORECTATE

Nr.crt.

Temperaturi citite Lungimeacoloaneiemergente

Temperaturamedie a coloa-nei emergentes

Temperaturi corectateTerm. cucontact

Term. 1cu Hg

Term. 2cu Hg

Term. ma-nometric

Term. 1 cuHg

Term. 2 cuHg

t p [°C] tC1 [°C] tC 2 [°C] tCman [°C] n [div] t’ [°C] t [°C] t [°F] t [°C] t [°F]1. 302. 403. 504. 605. 706. 807. 908. 100

TERMO_L1.pdf

Documents

Transcript of TERMO_L1.pdf