溫度的測(cè)量與控制.ppt

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1、溫度的測(cè)量與控制新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院物理化學(xué)教研室第一節(jié)溫標(biāo)1.1測(cè)溫的基本依據(jù)：熱力學(xué)第零定律TA=TBTA=TB=TC1.2溫標(biāo)溫標(biāo)：溫度的標(biāo)準(zhǔn)量或溫度的數(shù)值表示方法。確立一種溫標(biāo)，需要確定以下三點(diǎn)：1.測(cè)量物質(zhì)的選擇；2.固定點(diǎn)的選擇；3.溫度值的劃分。常見(jiàn)溫標(biāo)之一——攝氏溫標(biāo)使用較早，應(yīng)用方便；用t表示，單位℃；測(cè)量物質(zhì)：水固定點(diǎn)的選擇：在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水的凝固點(diǎn)（0℃）和沸點(diǎn)（100℃）溫度值的劃分：在以上兩點(diǎn)之間一百等分。常見(jiàn)溫標(biāo)之二——熱力學(xué)溫標(biāo)1848年，由開(kāi)爾文提出，建立在卡諾循環(huán)基礎(chǔ)上，與測(cè)溫物

2、質(zhì)無(wú)關(guān)，是一種理想溫標(biāo)；用T表示，單位K；測(cè)溫物質(zhì)：水；固定點(diǎn)：使用單一固定點(diǎn)—水的三相點(diǎn)（273.16K）溫度值的劃分：1K是水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。T-t之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：T/K=t/℃+273.15常見(jiàn)溫標(biāo)之三——華氏溫標(biāo)1712年，德國(guó)物理學(xué)家華倫凱特提出；用tF表示，單位℉；測(cè)溫物質(zhì)：水；固定點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)為212℉；溫度值的劃分：在以上兩點(diǎn)間180等分；tF-t之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：tF/℉=（9/5t）/℃+32第二節(jié)溫度計(jì)原理：測(cè)量的物理性質(zhì)都與溫度成函數(shù)關(guān)系而

3、又能嚴(yán)格復(fù)現(xiàn)，根據(jù)這些特性設(shè)計(jì)并制作成各類溫度計(jì)。如體積，長(zhǎng)度，壓力，電阻，溫差電勢(shì)，頻率和輻射波長(zhǎng)等。2.1溫度計(jì)的分類按測(cè)量方式分類：接觸式和非接觸式按用途分類：溫度測(cè)量和溫差測(cè)量溫度計(jì)分類測(cè)溫屬性舉例可用的溫度范圍℃液體膨脹溫度計(jì)液柱高度酒精溫度計(jì)汞溫度計(jì)-30~300-35~600熱電偶熱電勢(shì)鉑銠-鉑熱電偶鎳鉻-鎳硅熱電偶-110~1500-200~1100電阻溫度計(jì)電阻鉑電阻溫度計(jì)熱敏電阻溫度計(jì)-260~1100蒸氣壓溫度計(jì)蒸氣壓氧蒸氣壓溫度計(jì)低溫接觸式溫度計(jì)2.2汞溫度計(jì)構(gòu)造：玻璃，水銀。量程：0—50

4、℃，100℃，200℃，250℃，300℃，360℃，最大可達(dá)600℃（石英玻璃）；最小溫度區(qū)間：2℃，1℃，0.5℃，0.2℃，0.1℃等。汞溫度計(jì)的校準(zhǔn)（1）(1)讀數(shù)校正零點(diǎn)校正——以純物質(zhì)的熔點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校正定點(diǎn)校正——以標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)，與待校正的溫度計(jì)同時(shí)測(cè)定某一體系的溫度，將對(duì)應(yīng)值一一記錄，做出校正曲線汞溫度計(jì)的校準(zhǔn)（2）(2)露莖校正：汞溫度計(jì)的校準(zhǔn)（2）請(qǐng)思考以下問(wèn)題：什么條件下要進(jìn)行露莖校正？為什么要進(jìn)行露莖校正？怎樣進(jìn)行露莖校正？汞溫度計(jì)的校準(zhǔn)（2）露莖校正——水銀溫度計(jì)如不能全部浸沒(méi)在

5、被測(cè)體系中，則因露出部分與體系溫度不同，必然存在讀數(shù)誤差，因此必須進(jìn)行校正。汞溫度計(jì)的校準(zhǔn)（2）t測(cè)為溫度計(jì)的讀數(shù)值；t環(huán)為露出汞柱的平均溫度，由輔助溫度計(jì)讀出;n為露出待測(cè)體系外部的水銀柱長(zhǎng)度，以溫度差值表示；k為水銀相對(duì)于玻璃的膨脹系數(shù)，使用攝氏度時(shí)，k=0.00016K-12.3溫差溫度計(jì)——貝克曼溫度計(jì)測(cè)量體系溫度范圍在－20～150℃內(nèi)的微小溫差變化；一般只有5℃量程；它的最小刻度為0.01℃，用放大鏡可以讀準(zhǔn)到0.002℃，測(cè)量精度較高；需調(diào)節(jié)才能適合使用。2.4溫差溫度計(jì)——精密溫差測(cè)量?jī)x代替貝克曼溫

6、度計(jì)用來(lái)測(cè)量微小溫度差的儀器是精密溫差測(cè)量?jī)x。測(cè)量原理為：溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)多極放大器后傳至顯示器；常見(jiàn)型號(hào)的主要技術(shù)指標(biāo)：準(zhǔn)確度±0.02℃～±0.001℃，測(cè)量溫差的范圍－20～＋80℃。2.5熱電偶溫度計(jì)熱電偶是目前工業(yè)測(cè)溫中最常用的傳感器，這是由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可達(dá)10-4℃；測(cè)溫范圍廣，在－270～2800℃范圍內(nèi)有相應(yīng)產(chǎn)品可供選用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，可作為自動(dòng)控溫檢測(cè)器等。熱電偶溫度計(jì)的工作原理接觸電勢(shì)ε：取決于兩種不同材料的性質(zhì)；溫差電勢(shì)E：E=f(ε，?T）=

7、f(?T）=f(T1）熱電偶的應(yīng)用示意圖2.6電阻溫度計(jì)金屬電阻溫度計(jì)：常用鉑電阻，采用精密的測(cè)量技術(shù)可使測(cè)溫精度達(dá)到0.001℃；可配合電橋或適當(dāng)?shù)膬x表材料溫度。熱敏電阻溫度計(jì)：采用Fe,Ni,Mo,Ti,Mg,Cu等金屬氧化物為原料熔結(jié)而成，靈敏度可達(dá)0.001℃；常與恒靈敏度測(cè)溫電橋配合使用。2.7非接觸式溫度計(jì)不直接接觸被測(cè)物質(zhì)，利用被測(cè)物質(zhì)所反射的電磁輻射，根據(jù)其波長(zhǎng)分布或速度和溫度之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行溫度的測(cè)量。例：光電溫度計(jì)是利用被測(cè)物體所發(fā)生的光訊號(hào)被接收后轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，根據(jù)電訊號(hào)的強(qiáng)弱表示出被測(cè)物體

8、的溫度。除此之外還有：光學(xué)高溫計(jì)、紅外光電溫度計(jì)等。特點(diǎn)：不干涉被測(cè)體系，無(wú)滯后現(xiàn)象，但測(cè)溫精度較差。第三節(jié)溫度的控制恒溫控制可分為兩類：利用物質(zhì)的相變點(diǎn)溫度來(lái)獲得恒溫，但溫度的選擇受到很大限制；利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，此方法控溫范圍寬、可以任意調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。恒溫槽的結(jié)構(gòu)浴槽——恒溫介質(zhì)；加熱器；攪拌器；控溫儀；溫度傳感器；普通溫度計(jì);精密溫度計(jì)。恒溫