ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аппаратура для воспроизведения и хранения МПТШ из "Температурные измерения " Тройная точка воды. Важнейшей аппаратурой, с помощью которой определяется размер единицы измерения температуры — кельвина, является прибор для осуществления тройной точки воды (рис. 3.1). [c.38] Стеклянную колбу с вваренной в нее пробиркой предварительно тщательно очищают и частично заполняют дистиллированной водой. Пространство внутри колбы над поверхностью воды откачивают, а затем колбу заваривают. Для подготовки к измерениям внутрь пробирки заливают жидкий воздух, в результате чего вокруг нее намерзает толстая корка льда Далее вместо жидкого воздуха внутрь пробирки наливают теплую воду и добиваются того, чтобы ледяная корка по всей длине отстала от пробирки и между ними образовалась прослойка воды. В такохм состоянии колбу помещают в сосуд Дьюара со смесью колотого льда и воды. После небольшой выдержки в пространстве колбы над поверхностью воды устанавливается равновесное давление насыщенных паров, и прибор можно считать готовым к работе. Температура тройной точки воды (+0,01 °С) внутри пробирки может поддерживаться в течение многих часов. [c.38] Приборы аналогичной конструкции применяются для осуществления тройной точки кислорода (—218,789 °С) и тройной точки водорода (—259,34 °С). [c.38] На рис. 3.2 дана принципиальная схема конденсационного кислородного термометра. Стеклянный сосуд емкостью около 0,5 см , заполненный при комнатной температуре чистым кислородом, соединен с ртутным манометром стеклянной трубкой, часть которой для придания ей эластичности свернута в виде спирали. Кран позволяет перегонять ртуть из манометра в баллон, который применяется для установления уровня ртути в манометре на определенную высоту. Клапан позволяет соединить колено манометра либо с маностатом для создания давления в одну атмосферу, либо с источником откачки до вакуума требуемой глубины. [c.39] При измерении температуры некоторой жидкости (теплоносителя), налитой, например, в сосуд Дьюара, сосуд погружают в эту жидкость, и в нем начинает конденсироваться жидкий кислород а объем над его поверхностью, ограниченный с другого конца ртутью в манометре, заполнен насыщенным паром кислорода. Так как трубка и манометр находятся при комнатной температуре, то температура газообразного кислорода во всем замкнутом пространстве не будет одинаковой. Поэтому давление паров в системе принимает значение, соответствующее самой низкой температуре. Конденсация кислорода продолжается до тех пор, пока давление паров во всем замкнутом пространстве не примет значения, соответствующего температуре ванны в сосуде Дьюара как наиболее низкой. [c.39] При измерении температуры ванны кипящего кислорода наиболее низкая температура капилляра 2 будет в месте, отмеченном стрелкой, так как при испарении кислорода с поверхности можно ожидать здесь пониженную температуру по сравнению с температурой глубинных слоев. Для защиты от переохлаждения капилляр снабжен вакуумной рубашкой. [c.39] Давление насыщенных паров измеряется по разности высот столбов ртути в коленах манометра, отсчитываемой с помощью катетометра. Погрешность результатов измерения температуры жидкого кислорода с помощью конденсационного термометра около 0,001 К. [c.39] Точка плавления льда. Градуировка эталонных и образцовых приборов в точке 0 °С с меньшей точностью и воспроизводимостью, чем в тройной точке воды, может осуществляться по точке таяния льда. Для этого используют обычно несложный прибор (рис. 3.3). На рис. 3.3, а изображен сосуд Дьюара, в нижней части которого имеется осевой канал, переходящий в резиновую трубку, перекрываемую зажимом. На рис. 3.3, б — прибор более простой конструкции, состоящий из двух коаксиально установленных цилиндрических сосудов / и 2. Воздушная прослойка между сосудами играет роль тепловой изоляции так же, как вакуумная рубашка в сосуде Дьюара. [c.39] Погрешность результатов измерения точки плавления льда около i0,005 К. [c.40] Точка кипения воды. Градуировка эталонных и образцовых приборов в точке 100 С осуществляется при температуре кипения воды с помощью кипятильника (рис. 3.4). Градуируемые термометры устанавливают на пробковых уплотнениях в крышке. Погруженные в кипятильник чувствительные элементы термометров располагают внутри цилиндра приблизительно на середине его высоты так, чтобы они не касались его стенок. Сам цилиндр в данном случае играет роль экрана, препятствующего теплообмену излучением между чувствитслтнт ми элементами градуируемых термометров и более холодными стенками наружного цилиндра. [c.40] Точки затвердевания металлов. Температуры равновесия при фазовых переходах чистых металлов могут наблюдаться как при плавлении, так и затвердевании данного металла. Однако результаты градуировки термометров по температуре плавления и по температуре затвердевания одного и того же металла обычно немного различаются. Это объясняется главным образом различием условий теплообмена всего термоприемника и градуировочной печи при нагревании и охлаждении металла. Эффективная теплопроводность перемешивающейся жидкости значительно выше теплопроводности твердого вещества, а температурное поле при затвердевании более однородно, чем при плавлении. [c.41] В связи с этим для получения большей точности пользуются затвердеванием металлов. [c.41] Массу разводят в воде до консистенции сметаны и, обмазав ею трубку с обмоткой, просушивают на воздухе в течение 3—4 ч. Применение жидкого стекла и асбеста, которые при высоких температурах реагируют с нихромом и разрушают обмотку, недопустимо. [c.41] Тигель с металлом устанавливают так, чтобы средняя его часть ю высоте была расположена в средней части зоны, для которой характерна одинаковая температура. Установка тигля с металлом в зоне, где вертикальный температурный градиент печи велик, приводит к тому, что фронт затвердевания металла в тигле (при снижении температуры в печи) будет перемещаться не только в радиальном, но и в вертикальном направлении вдоль чувствительного элемента термо-.метра. В этом случае даже при использовании металла высокой чистоты длительность площадки затвердевания резко сокращается. При больших градиентах температуры вдоль оси тигля площадка затвердевания вообще может быть не обнаружена. Используемые для градуировки многих образцовых приборов цинк, сурьма и медь при высоких температурах легко окисляются, соприкасаясь с кислородом воздуха. Поэтому на поверхности нагретого металла должка все время создаваться восстановительная атмосфера. Для этого перед началом нагрева печи поверхность металла в тигле покрывают засыпкой беззоль- ного графита или угля, в которой при нагревании образуется защитный слой окиси углерода. [c.42] Для установки градуируемого термометра через отверстия в крышках вводят в тигель защитный колпачок из прозрачного кварца или смеси 99 % А12О3 + 1 % ТЮа- Толщина стенок колпачка должна быть не больше 0,5—1,0 мм. Колпачок погружают в металл до дна тигля, а затем поднимают его на 1—2 см и закрепляют. Из-за большого удельного веса металла на колпачок действует заметная сила давления. Поэтому колпачок необходимо надежно закрепить в штативе, а погруженная в металл часть колпачка не должна касаться стенок тигля. [c.42] Теоретически показано, что условиям, обеспечивающим строгое осуществление АЧТ, вполне удовлетворяет, например, полностью замкнутая изотермическая полость. Однако если практически и можно создать такую полость, то использовать для экспериментальных работ ее излучение вследствие полной его изолированности внутри полости не представляется возможным. Поэтому для практического использования излучения АЧТ приходится создавать модель полости с отверстием требуемой величины, а следовательно, уже не отвечающую условиям полной замкнутости. [c.43] сменная диафрагма 2 — графитовый корпус 3 — излучающая полость 4 — тигель с металлом 5 — завинчивающаявя пробка. [c.43] Для целей оптической пирометрии модель выбирается такой, чтобы она позволяла наблюдать излучение АЧТ при температуре затвердевания чистого золота. [c.43] В модели АЧТ с регулируемой температурой температура в излучающей полости измеряется с помощью термопары. В этом случае если излучающая полость термостатирована при высоких температурах, то при визировании ее по оси печи не удается рассмотреть термопару на фоне перегородки (рис. 3.8). Термопара и фон, па который она проектируется, будут иметь одинаковую яркость, н поэтому их нельзя различить визуалопо. [c.44] Вернуться к основной статье