DfcccAAAAOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOBBVN KCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCLMMTU3584I5

LUCRAREA NR. 2Verificarea termometrelor de sticl cu lichid i a termometrelor manometrice

I SCOPUL LUCRRII

A. Descrierea principiilor de funcionare a diverselor tipuri de termometre i prezentarea practic a acestora.

B. Efectuarea msurtorilor de temperatur cu cele dou tipuri de termometre.

C. Determinarea erorilor care apar la msurarea temperaturilor cu termometrele de sticl cu lichid, corectarea acestora, precum i transformarea lor n (F.

II ECHIPAMENT NECESAR

A. Diverse tipuri de termometre de sticl cu lichid i termometre manometrice.

B. Termostat umplut cu ap.

III PRINCIPIUL LUCRRII

Temperatura este o mrime care caracterizeaz starea unui corp (deci este o mrime de stare) i este o expresie a energiei cinetice medii a particulelor elementare din care este alctuit corpul (molecule, atomi, electroni etc.). Cu ct agitaia particulelor este mai mare, cu att temperatura este mai mare i invers. Temperatura nu poate fi definit cu ajutorul altor mrimi i a fost admis n consecin ca mrime fundamental.Pentru msurarea temperaturii se recurge la un corp (numit corp termometric) care are o proprietate fizic variabil cu temperatura (numit proprietate termometric). Indicarea temperaturii se obine prin stabilirea echilibrului termic ntre corpul a crui temperatur se dorete a fi stabilit i corpul termometric, stare n care transferul de cldur dintre acestea se anuleaz. Unitatea de msur pentru temperatur, n Sistemul Internaional de Uniti de Msur, este Kelvinul, denumit i grad absolut. n practic se folosesc, n mod uzual, alte dou uniti de msur: gradul Celsius i gradul Fahrenheit. Relaiile de legtur dintre acestea sunt:

T [K] = t [(C] + 273,15(1.1)

sau

(1.2)

n general, se folosete variaia proprietilor fizice ale materialelor sau corpurilor termometrice funcie de temperatur. Astfel, fenomenele fizice care stau la baza msurrii temperaturii sunt urmtoarele:

dilatarea corpurilor;

variaia rezistenei electrice cu temperatura;

efectele termoelectrice;

radiaia corpurilor (att cea din spectrul vizibil, ct i cea cu lungimea de und diferit de cea vizibil);

modificarea strii de agregare.

n funcie de principiile de mai sus, se utilizeaz urmtoarele metode de msurare a temperaturilor:

metode volumetrice; metode dilatometrice; metode calorimetrice;

metode manometrice; metode rezistive; metode cu semiconductori;

metode electromagnetice; metode bazate pe fenomenele termoelectrice;

metode de radiaie (optice, fotoelectrice, spectroscopice);

metode magnetice;

metode acustice;

metode nucleare.

n continuare se prezint, succint, cteva dintre metodele enumerate mai sus.

Metode volumetrice

Termometrul care i bazeaz funcionarea pe aceast metod se numete termometru de sticl cu lichid. Se folosesc pe scar larg, datorit simplitii de manevrare i preciziei nalte de msurare. Principiul lor de funcionare se bazeaz pe dilatarea lichidului termometric nchis ntr-un tub capilar de sticl.

Lichidul termometric cel mai folosit este mercurul, datorit proprietilor lui: se poate utiliza n puritate maxim, deci termometrele cu mercur sunt comparabile ntre ele;

este opac;

este bun conductor de cldur;

nu ud sticla n contact;

rmne lichid ntre -30 C i +300 C.

Pentru mrirea domeniului de utilizare (pn la +600 (C), n spaiul din tubul capilar de deasupra mercurului se introduce, dup evacuarea aerului, un gaz inert (azot, hidrogen, argon, bioxid de carbon). Prin mrirea presiunii acestui gaz se ridic temperatura de vaporizare a mercurului. Pentru temperaturi mai mari dect +600C, termometrele se confecioneaz din cuar, lichidul termometric fiind mercurul sau amalgamul de galiu n atmosfer neutr sub presiune.

Din punct de vedere constructiv, se deosebesc: termometre capsulate - la care tubul capilar i scala gradat sunt introduse mpreun ntr-un tub de protecie, precum i termometre tij - a cror scal este gradat direct pe tubul capilar.La confecionarea termometrelor obinuite se utilizeaz o sticl special, numit sticl termometric, ce are un coeficient de dilatare mic, se poate detensiona prin tratament termic i are un punct de nmuiere ridicat.

Cnd se msoar temperatura unui sistem cu un termometru cu lichid, se citete diviziunea la care a ajuns lichidul n tubul capilar. Msurarea ar fi exact dac rezervorul de lichid nu ar avea o dilatare remanent, tubul capilar ar fi perfect cilindric n interior i termometrul ar fi imersat n sistemul supus msurrii att ct este specificat de productor. Deoarece condiiile enumerate mai sus nu sunt ntotdeauna satisfcute, se fac corecii ale valorilor citite, cea mai important fiind corecia de coloan emergent, sau corecia de fir, care se aplic n cazul unui termometru prevzut cu imersie total, dar care nu poate fi imersat complet n sistemul de msurat. Ca urmare, coloana de lichid, nefiind n ntregime la aceeai temperatur, valoarea indicat nu este cea real. Corecia de temperatur care trebuie aplicat se calculeaz cu relaia:

(1.3)

unde:n[div]- lungimea coloanei emergente, n diviziuni de pe scara termometrului;

([(C-1]- coeficientul de dilatare al lichidului termometric;

tc[(C]- temperatura citit de termometru;

t[(C]- temperatura medie a coloanei emergente.

Aceast din urm temperatur se calculeaz ca o medie aritmetic a temperaturilor la care se afl cele dou capete ale coloanei de mercur care nu este imersat n sistemul a crui temperatur se msoar.

Pentru termometre cu mercur temperatura corectat se calculeaz cu relaia:

(1.4)

Metode dilatometrice

Aceste metode permit msurarea temperaturii prin determinarea dilatrii unui bimetal sau a unei tije.

Termometrul cu bimetal are ca element sensibil un arc bimetalic spiralat sau elicoidal. Utilizarea arcurilor bimetalice pentru msurarea temperaturilor are la baz coeficientul de dilatare diferit al celor dou metale care intr n alctuirea bimetalului.

Deplasarea unghiular a captului liber al bimetalului spiralat este proporional cu variaia de temperatur (t.

Metode manometrice

Termometrele manometrice msoar temperatura pe baza variaiei presiunii unui fluid (lichid, gaz sau vapori) aflat ntr-un vas nchis, deci la volum constant.Distingem astfel mai multe tipuri de termometre manometrice:

Termometrul manometric cu vapori i lichid folosete drept fluide termometrice o succesiune format dintr-un lichid volatil, o zon de vapori i un lichid nevolatil. Substanele cel mai des utilizate sunt: clorura de metil (0 ( 120 (C), alcool etilic (100 ( 220 (C), ap (120 ( 200 (C), toluen (150 ( 250 (C), freon (-20 ( 100 (C) etc.

Schema de principiu a unui termometru manometric este prezentat n figura 1.1. Acesta se compune dintr-un rezervor (1), care se introduce n sistemul a crui temperatur se msoar, legat printr-un tub capilar (2) la un instrument de msurare a presiunii (cu tub Bourdon (3), burduf sau diafragm). Odat cu nclzirea fluidului termometric crete i presiunea sa, care se transmite manometrului (3), acesta deplasnd, prin intermediul unui mecanism de prghii i roi dinate (5), un ac indicator (4) n faa unei scale gradate etalonat direct n grade.

Termometrul manometric cu gaz i bazeaz funcionarea pe dependena dintre temperatura i presiunea gazului ideal. Are ca principal dezavantaj ineria termic mare datorat coeficientului mic de cedare a cldurii i conductivitii termice reduse a gazului. Ca gaz de lucru, cel mai adesea se folosete: azotul, argonul, bioxidul de carbon etc., avnd ca domenii de msur: -60 ( +600 (C.

Termometrul manometric cu lichid care const ntr-un sistem termometric alctuit dintr-un rezervor, tub capilar i tub manometric. Drept lichide termometrice se folosesc: mercurul(-35 ( +600 (C), alcoolul (-50 ( +320 (C), hexanul (-80 ( +320 (C) etc.

Termometrele manometrice au avantajul c permit transmiterea indicaiilor la distan (pn la 100 m) i au o construcie simpl. Totui, variaiile temperaturii medii pot provoca erori de indicaie. Pentru reducerea i nlturarea acestor erori se utilizeaz dispozitive de compensare, constituite din termobimetale de form spiral.

Fig. 1.1 - Termometru manometric

Metode spectroscopice

Temperatura unui corp se poate msura i cu ajutorul culorilor termoscopice. Acestea reprezint nite compui chimici care au proprietatea de a-i modifica culoarea la anumite temperaturi specificate. Culorile termoscopice pot fi de dou feluri:

monotermice (creioane, crete) - care indic o singur schimbare a culorii;

multitermice (lacuri, vopsele) - care indic o schimbare repetat a culorii.

De multe ori este necesar controlul temperaturii, pentru a se evita depirea anumitor temperaturi maxime, peste care motorul, maina sau piesa respectiv ar avea de suferit. Acest control se realizeaz prin acoperirea piesei sensibile la cldur cu culori termoscopice. Dup un timp oarecare de funcionare, temperatura suprafeei crete, ajungnd la temperatura limit a substanei cu care sunt acoperite, iar aceasta i modific culoarea. n felul acesta se poate cunoate, fr alt mijloc de msurare, temperatura corpului respectiv.

n cazul creioanelor termoscopice, se traseaz pe o suprafa mai multe linii cu mai multe creioane, iar dac se folosesc vopsele, atunci suprafaa se vopsete.

Culorile termoscopice se livreaz, de obicei, n seturi, n funcie de temperatura critic.

IV MERSUL LUCRRII

Verificarea termometrelor prin comparaie se face n termostatele pentru temperaturi de la 0C pn la +600C.

1. Termostatul (fig.1.2) este alctuit dintr-un vas bine izolat termic (1), acoperit cu un capac (2) i umplut cu un lichid (de obicei ap ). Este prevzut cu un circuit de rcire (3), care este, de obicei, o serpentin alimentat cu ap rece; o rezisten electric de nclzire (4), un agitator pentru uniformizarea temperaturii (5), antrenat manual sau de un motor electric i un termometru etalon (6), care mpreun cu un sistem de relee, pstreaz constant temperatura lichidului din termostat. Termometrele de verificat (7) se introduc n lichid prin orificii practicate n capac n acest scop. Se aleg diverse tipuri constructive de termometre de sticl cu mercur, precum i un termometru manometric.

2. Se realizeaz montajul termometrelor pe aparatul verificator.

3. Se msoar temperatura atmosferic (tamb).

Fig. 1.2 Termostat

4. Se seteaz termometrul cu contact la temperatura de 30 (C i se pornete instalaia de laborator (termostatul).

5. O dat ajuns apa la temperatura prestabilit, se citesc, simultan, indicaiile date de termometrele supuse verificrii, i se noteaz n tabelul Tabel 1.1.

6. Se trece n Tabel 1.1 lungimea coloanei emergente, exprimat n diviziuni pe scara termometrului.

7. Se repet aceeai procedur pentru urmtoarele paliere de temperatur, atunci cnd se mrete temperatura cu 10 (C, fa de temperatura setat iniial (30 (C). Toate rezultatele se nscriu n Tabel 1.1.

8. Pentru termometrele de sticl cu lichid, care nu respect indicaiile date de productor - referitor la imersia lor n fluid - se face corecia de coloan emergent (corecia de fir), aa cum reiese din prezentarea fcut la punctul III, aplicnd ecuaia (1.4).

V REZULTATE EXPERIMENTALE

1. Se calculeaz temperatura medie a coloanei emergente pentru fiecare palier de temperaturi, folosind urmtoarea ecuaie:

unde tambiant [(C]- temperatura captului liber al coloanei emergente (mediul ambiant);

tlichid [(C]- temperatura captului coloanei emergente care se afl nspre partea imersat n mediul de msurat.

2. Lungimea coloanei emergente se msoar, pentru temperatura iniial, cu o rigl, dar mrimea n care se exprim nu este una specific lungimilor (cm sau mm), ci se face o transformare a numrului de centimetri n numr de diviziuni. Se determin apoi numrul de diviziuni corespunztor

3. Pentru fiecare nivel de temperatur i fiecare tip de termometru de sticl cu lichid se calculeaz temperatura corectat (t), cu formula (1.4), se transform n (F, cu formula (1.2) i se nscriu n Tabel 1.1.

FOAIE DE CALCULE

Verificarea termometrelor de sticl cu lichid i a termometrelor manometrice

Nume i prenume: Data:

Temperatura mediului ambiant: tambiant =

Tabel 1.1 Temperaturi corectateNNr. crt.Temperaturi citite (tc)Lungimea coloanei emergenteTemp. medie a coloanei emergenteTemperaturi corectate (t)

Term. etalonTerm. 1 cu HgTerm. 2 cu HgTerm. manome-tricTerm. 1cu HgTerm. 2cu Hg

tetalon [(C]tc1 [(C]tc2 [(C]tCman [(C]n [div]t [(C]t [(C]t [(F]t [(C]t [(F]

1.30

2.40

3.50

4.60

5.70

6.80

7.90

8.100

PAGE 1-5

_1105257757.unknown

_1486644000.unknown

_1486645243.unknown

_1104868792.unknown

_1104868601.unknown