Термометрия точная

Измерительные схемы можно разделить на два основных типа потенциометрические, в которых в момент баланса ток в потенциальных выводах термометра точно равен нулю, и мостовые, в которых при балансе этот ток достаточно мал, хотя и не равен нулю. Необходимо различать также измерения на постоянном и на переменном токе. [c.257]

Отметим, что температура по идеальному газовому термометру точно совпадает с термодинамической температурой при условии тождественной цены деления шкалы. [c.117]

Сопротивление термометров точно измеряют мостом Вит-стона. Схема, приведенная на рис. 57, дает возможность учесть [c.110]

Манометрические термометры. Точная индустрия. № 6, 1939. [c.429]

В пределах температур, при которых применима ртуть, предпочтение следует оказывать ртутным термометрам по сравнению со спиртовыми или толуоловыми. Ртутные термометры точнее, так как ртуть не смачивает стекло и обладает меньшей тепловой инерцией, чем другие жидкостные термометры. [c.13]

Для специалистов, непосредственно связанных с точной термометрией, широкого круга инженеров и научных работников, для которых измерение температуры является лишь одной из задач повседневной деятельности, а также для студентов технических вузов. [c.4]

Значительных успехов достигла термометрия по сопротивлению. Воспроизводимость платиновых термометров для измерения температур от 630 °С вплоть до точки затвердевания золота стала существенно превышать воспроизводимость эталонных термопар, в связи с чем появились реальные перспективы замены последних более точным интерполяционным прибором. Новые сорта платины позволяют получить для низкотемпературных термометров ве- [c.6]

Историю термометрии с начала 18 столетия можно проследить по двум направлениям, родоначальниками которых были Фаренгейт и Амонтон. С одной стороны, разрабатываются все более точные практические шкалы, основанные на произвольных фиксированных точках, такие, как шкалы Фаренгейта, Цельсия и Реомюра, при одновременном создании все более совершенных практических термометров. С другой стороны, наблюдается параллельное развитие газовой термометрии и термодинамики. Первый путь привел (через ртутные термометры) к появлению платиновых термометров сопротивления, к работам Каллендара и наконец в конце 19 в. к платино-платинородиевой термопаре Шателье. В гл. 2 будет показано, что кульминационной точкой в практической термометрии явилось принятие Международной температурной шкалы 1927 г. (МТШ-27). Следуя по пути развития газовой термометрии, мы придем к работам Шарля, Дальтона, Гей-Люссака ш Реньо о свойствах газов, из которых следуют заключения о том, что все газы имеют почти одинаковый коэффициент объемного расширения. Это послужило ключом к последующему пониманию того, что газ может служить приближением к идеальному рабочему веществу для термометра и что можно создать [c.32]

Выше было показано, что вириальное уравнение состояния достаточно точно описывает свойства гелия в интересующих нас интервалах температуры и плотности. Рассмотрим теперь некоторые вопросы, связанные с практической газовой термометрией. В газовой термометрии наиболее широкое распространение получили два метода термометрия по абсолютным Р1 -изо-термам и несколько менее надежный метод газового термометра постоянного объема. В термометрии по абсолютным РК-изотер-мам в колбу известного объема V при постоянной, но неизвестной температуре Т добавляют определенное количество газа Л/Р и получают ряд значений давления Р. Затем можно построить график зависимости величины РК/Л/Р от Ы1У. Таким образом, [c.86]

Эти два основных метода газовой термометрии в последние годы были значительно усовершенствованы. В зависимости от исследуемой области температур каждый метод можно усовершенствовать по-разному. Например, при использовании метода РУ-изотерм в области температур от 2 до 30 К довольно трудно точно определять количество газа в колбе газового термометра, используя 273,16 К в качестве реперной точки. Поэтому в низкотемпературной области выбирается опорная температура Тг, и количество газа в колбе при близких к ней температурах может быть определено, если известно количество газа при реперной температуре. Для этого случая можно записать [c.88]

Если колба газового термометра может быть открыта, то внутрь нее помещается стопка дисков, обработанных точно так же, как и стенки колбы, и имеющих такое же состояние поверхности. [c.91]

До сих пор не говорилось о том, каким образом может быть измерена скорость звука. Выше мы обращали внимание на отклонение свойств газа от идеального состояния и отмечали, что скорость Со относится к безграничному пространству. На практике, особенно в области низких температур, скорость звука измеряется в относительно небольшой колбе, которая должна иметь постоянную температуру. В настоящее время наиболее точные измерения скорости звука осуществляются при помощи акустического интерферометра с цилиндрическим резонатором. Акустические волны возбуждаются в трубе излучателем, расположенным на ее конце длина волны находится измерением перемещения отражателя между соседними резонансными максимумами. Положение стоячих волн определяется по импедансу излучателя. В этом состоит одна из трудностей акустической термометрии по сравнению с газовой. В газовой термометрии измеряемые величины, объем и давление, являются величинами статическими, хотя и существуют проблемы, связанные с сорбцией, о которой говорилось выше. В акустической термометрии измеряемые величины носят динамический характер — это акустический импеданс излучателя, например, при 5 кГц, вязкость и теплообмен со стенками трубы. Все это оказывается источником специфических трудностей при измерении, и для правильной интерпретации результатов измерения необходимо полное понимание физической сущности процессов распространения акустических волн. [c.101]

Соотнощение между измеряемой величиной и термодинамической температурой оказывается очень простым, однако шумовая термометрия не используется в качестве основного метода первичной термометрии. Причина заключается в том, что не удается достаточно точно измерить напряжения порядка нескольких микровольт и при этом избежать посторонних источников шума, как теплового, так и нетеплового происхождения, а также сохранить постоянными полосу пропускания и коэффициент усиления измерительных приборов. В шумовой термометрии, несмотря на достигнутые за последние годы успехи, остается еще много нерешенных проблем. Точность измерения термодинамической температуры шумовым методом, кроме области очень низких температур, намного ниже точности других первичных термометров. По этой причине, не вдаваясь в подробности предмета шумовой термометрии, рассмотрим в общих чертах основные принципы тех приемов, которые применялись на практике. [c.113]

Трудности прецизионного метода шумовой термометрии при получении точных отношений термодинамических температур были рассмотрены Пикапом, который применил блок-схему, приведенную на рис. 3.14. [c.115]

Роль магнитной термометрии для исследования температурных шкал состоит в возможности найти их отклонения от термодинамической температуры. Теория не дает точного значения членов, оставленных в уравнениях (3.88) и (3.89), однако позволяет оценить верхнюю границу отброшенных членов более высокого порядка. [c.129]

Криостат, применяемый для точного воспроизведения точки кипения неона [35], показан на рис. 4.18. Элементы /—8 играют здесь ту же роль, что и на рис. 4.17, 9 — охлаждаемый газом теплообменник, температура которого регулируется с помощью платинового термометра сопротивления 19. Криостат подве- [c.159]

Интенсивное изучение методов и техники точной реализации точек плавления и затвердевания металлов было проведено авторами работ [47—50] и [52—56]. Предел воспроизводимости, достигнутый при реализации точек затвердевания металлов, определяется скорее совершенством термометров, используемых для фиксации переходов, чем самими металлами. Необходимость обеспечить достаточную глубину погружения термометра в среду с измеряемой температурой является сложной проблемой (см. гл. 5). В зависимости от конструкции термометра требуется его погружение в зону однородных температур в пределах от 10 до 20 см, чтобы чувствительный элемент в пределах 0,5 мК соответствовал температуре окружения. Поскольку разница АТ между температурой чувствительного элемента и температурой окружения экспоненциально уменьшается с глубиной погружения, нет больших различий в глубине погружения для точки таяния льда, точки затвердевания олова и даже золота. Увеличение глубины погружения для разных конструкций термометров на 1,5—3 см приводит к уменьшению АТ примерно в 10 раз. В точках затвердевания металлов обычно можно обеспечить достаточную глубину погружения, однако при измерении платиновым термометром сопротивления температур других объектов всегда важным ограничением является однородность их температур. Поэтому выше 500 °С платиновым термометром трудно измерить температуру тела с точностью лучше 50 мК. Отметим в этой связи эффективность применения тепловых трубок для увеличения области очень однородной температуры. [c.169]

Изложив в общих чертах процессы плавления и затвердевания металлов, перейдем к описанию аппаратуры и методик, которые должны применяться при проведении точных измерений. Размеры образца металла зависят в основном от размеров платинового термометра сопротивления, применяемого для измерения температуры. Тепло, отводимое от металла термометром через измерительные провода и арматуру, должно быть всегда пренебрежимо мало по сравнению с теплотой плавления, т. е. глубина погружения термометров должна быть достаточной. Если это условие не выполняется, возникают температурные градиенты, нарушающие всякое подобие равновесия в образце независимо от неравновесностей, обусловленных конечной скоростью его затвердевания. Должна также сохраняться чистота металлов, что достигается при использовании [c.173]

С момента появления первых термометров сопротивления и работы Каллендара по платиновым термометрам термометрия по сопротивлению претерпела существенные изменения. Наряду с классическими платиновыми термометрами сопротивления, применяемыми для измерений с большой точностью и во все возрастающем диапазоне температур, в настоящее время в промышленном масштабе используются проволочные элементы из платины, меди или никеля, а также печатные толстопленочные платиновые элементы. В диапазоне комнатных температур хорошо зарекомендовали себя точные и недорогие термисторы. В научных исследованиях при низких температурах используются термометры сопротивления с чувствительными элементами из сплава родия с железом, германия, углерода и стекло-углерода. Во многих случаях промышленных применений термометры сопротивления как основной инструмент контроля процесса вытесняют термопары. При температурах ниже 700 °С большинство промышленных термометров сопротивления сейчас более компактны и надежны, чем термопары. Кроме того, все более широкое применение микропроцессоров в составе приборов позволяет быстрее и эффективнее, чем было возможно прежде, использовать информацию, содержащуюся в сигнале от термометра. [c.186]

Необходимо сразу отметить, что процессы, обусловливающие электропроводность, очень сложны. Хотя качественная сторона этих процессов вполне ясна и теория позволяет предсказать общий вид температурной зависимости сопротивления металлов,, сплавов и полупроводников, однако количественные оценки недостаточно точны для расчета характеристик термометров сопротивления. Основная трудность вычислений связана с необходимостью точного теоретического учета относительного вклада различных конкурирующих процессов. [c.187]

Платиновый термометр сопротивления является прибором, которому отдают предпочтение для наиболее точного измерения температуры в диапазоне от тройной точки водорода (13,81 К) до точки плавления сурьмы (903,89 К). К достоинствам платины как материала для термометров можно отнести ее химическую инертность вплоть до высоких температур, высокую температуру плавления, высокое удельное сопротивление ( 10 мкОм-см при комнатной температуре), а также легкость изготовления из платины высокочистой тонкой проволоки. Од- [c.200]

Как предсказывает теория, сопротивление платинового термометра довольно точно описывается квадратичной функцией в широком диапазоне температур выше комнатной. Поэтому можно записать [c.201]

На возможность непрерывной термометрии для случая произвольного коэффициента отражения поверхностей указал автору B. . Эдель-ман. Интерферограмму можно разложить в ряд Фурье и подобрать амплитуды и фазы гармоник. Выделив из спектра низшую гармонику, т. е. колебания интенсивности на основной частоте, можно проводить непрерывную термометрию точно так же, как и в обсуждаемом выше случае, когда амплитуда высших гармоник мала. [c.170]

В книге английского ученого Т. Куинна, заместителя директора Л еждународного бюро мер н весов, обобщены результаты развития термометрии за последние 25 лет в интервале температур от 0,5 до 3000 К и обсуждается ее современное состояние. Подробно рассмотрены принципы построения термодинамической и практических температурных шкал, возможности различных методов точного измерения термодинамической температуры, термометры сопротивления н термопары, реперные точки температурных шкал, перспективы совершенствования действующей сегодня МПТШ-б8, а также некоторые наиболее важные случаи измерения температуры в промышленных условиях. [c.4]

Повышению точности и достоверности будущей МПТШ способствует ряд достижений в измерительной технике. Характерная особенность термометрии состоит, как известно, в том, что температура может быть измерена только посредством некоторой шкалы, или, иначе говоря, только через измерения других аддитивных физических величин. Поэтому прогресс термометрии особенно сильно зависит от успехов в других областях измерительной техники. Отметим два достижения, оказавшие большое влияние на точную термометрию, развитие которой прослежено в книге Куинна. Это создание очень точных поршневых манометров для измерения давления порядка 0,1 МПа в газовых термометрах, и особенно совершенствование электроизмерительных приборов на основе трансформаторов отношений, позволивших поднять на качественно новый уровень магнитную термометрию и термометрию по сопротивлению. [c.6]

Наибольшие трудности встречает сегодня выбор метода воспроизведения будущей МПТШ в интервале 13,8—24 К. Традиционная схема с платиновым термометром, градуированным в реперных точках, неизбежно потребует применения точек по температурам кипения водорода со всеми их недостатками, поскольку здесь просто не существует тройных точек в числе, достаточном для точного вычисления поправочной функции. Отметим, что пока не удалось получить удовлетворительных результатов для тройной точки дейтерия вблизи 18 К. Это связано, по-видимому, с недостаточной изученностью процессов орто-пара конверсии. К этому добавляются характерные для измерений с платиновым термометром в этом интервале температур проблемы их стабильности. Преимущество традиционного метода состоит в возможности перекрыть большой интервал температур единственным и очень широко применяемым прибором, каким является платиновый термометр сопротивления. [c.7]

Важнейшим свойством практической температурной шкалы является ее единственность . Этот термин относится к вариациям свойств конкретных термометров, воспроизводящих шкалу. В случае платинового термометра считается, что все образцы идеально чистой и отожженной платины ведут себя строго одинаково. Отклонения шкалы от единственности возникают вследствие небольших загрязнений, неодинаковости отжига, расхождения в свойствах платины из разных источников. Эти отклонения проявляются следующим образом предположим, что группа из трех платиновых термометров, градуированных в точке льда, точках кипения воды и серы, помещена в термостат с однородной температурой, например 250 С. Все они покажут несколько различающиеся температуры при вычислении по одной и той же квадратичной интерполяционной формуле. Каждый из термометров является правильным и каждый дает точное значение по МТШ-27. Указанная разность показаний термометров и служит мерой неединственности определения МТШ-27. Таким образом, неединственность представляет собой совсем иную характеристику, чем невос-производимость , которая описывается расхождением результатов при последовательных измерениях одним и тем же термометром, возникающим в результате изменений характеристик самого термометра [c.45]

Градуированным в О °С и 100 °С. Обе единицы градуса Кельвина— МПТШ-48 и °К термодинамический — могли совпадать в том и только том случае, если эти измерения с газовым термометром были абсолютно точны в определении значения —273,15 °С для абсолютного нуля температуры. [c.50]

Это затруднение было преодолено в ревизии температурной шкалы 1968 г., когда единица температуры по практической и термодинамической шкалам была одинаково определена равной 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Единица получила название кельвин вместо градус Кельвина и обозначение К вместо °К. При таком определении единицы интервал температур между точкой плавления льда и точкой кипения воды может изменять свое значение по результатам более совершенных измерений термодинамической температуры точки кипения. В температурной шкале 1968 г. значение температуры кипения воды было принято точно 100 °С, поскольку не имелось никаких указаний на ошибочность этого значения. Однако новые измерения с газовым термометром и оптическим пирометром, выполненные после 1968 г., показали, что следует предпочесть значение 99,975 °С (см. гл. 3). Тот факт, что новые первичные измерения, опираюшиеся на значение температуры 273,16 К для тройной точки воды, дают значение 99,975 °С для точки кипения воды, означает, что ранние работы с газовым термометром, градуированным в интервале 0°С и 100°С между точкой плавления льда и точкой кипения воды, дали ошибочное значение —273,15 °С для абсолютного нуля температуры. Исправленное значение составляет —273,22 °С. [c.50]

Сравнение рис. 2.6 и 2.7 показывает, что основная часть найденных отклонений между термометрами вызвана расхождениями их градуировок в реперных точках. Если, как показано на рис. 2.7, эту часть отклонений устранить, остаточные расхождения становятся гораздо меньшими. Тогда кривая среднеквадратичных отклонений на рис. 2.7 становится хорошей оценкой единственности МПТШ-68 при использовании современных термометров. На рис. 2.8 показаны расхождения в наклонах шкал по показаниям пар термометров в соответствии с их исходными градуировками. Эти расхождения невелики выше 27 К, но при более низких температурах становятся существенными для измерений теплоемкости. Поэтому следует проявлять осторожность при интерпретации точных измерений теплоемкости и других величин, связанных с разностью температур при низких температурах, особенно если они выполнены [c.58]

Термодинамические температуры всех реперных точек МПТШ-68 были получены только на основе газовой термометрии. Единственное исключение составляло значение точки кипения равновесного водорода е-Нг, выбранное с учетом измерений в НБЭ с акустическим термометром. Последние данные о численных значениях термодинамических температур выше 13,81 К также в основном опираются на измерения с газовым термометром, хотя и существуют довольно точные акустические данные вплоть до 20 К, а также сведения об отношениях температур, найденных оптическим и шумовым методами выше 630 °С, и результаты измерения полного излучения между 327 и 365 К- Различные уточнения были получены методом магнитной термометрии вплоть до 90 К, однако, как будет показано в гл. 3, магнитная термометрия не является первичной и не может существовать независимо. [c.61]

Для термометрии в области низких температур, где в качестве термометрического газа используется гелий, уравнение (3.9) является приближенным, так как не учитывает влияния квантовых эффектов. Вопросу изучения вторых вириальных коэффициентов Не и Не в квантовой области ниже 8 К, а также в промежуточной области между 8 и 30 К было уделено довольно много внимания. Первые успешные вычисления вириальных коэффициентов выполнены де Буром и Мичелом в 1939 г. [22]. Псгзднее более точные вычисления были осуществлены Килпатриком и др. [44] и Бойдом и др. [7]. Полное выражение для В(Т) с учетом квантовых эффектов, данное в работе [7], представляет собой сумму двух взаимодействий — В(Т)прям и В(Т)обы. Первая часть описывает парное взаимодействие частиц, подчиняющихся статистике Больцмана, вторая — взаимо- [c.81]

Существует несколько способов измерения количества газа ЫЯ. Один из них заключается во взвешивании опорного объема до и после того, как он был соединен с предварительно откачанной колбой газового термометра разница в весе и будет равна тому количеству газа, которое перешло в колбу. Однако, этот метод не получил распространения при точных газтермометри-ческих исследованиях из-за экспериментальных трудностей, возникающих при взвешивании газов с низкими плотностями. При использовании другого метода необходимо знать вириальные коэффициенты газа при температуре опорного объема. Для гелия при реперной температуре То (273,15 К) достаточно учитывать лишь второй вириальный коэффициент, поскольку суммарный вклад от третьего и других вириальных коэффициентов при давлении 1 атм составляет менее 10 относительных единиц. Вириальное уравнение состояния для гелия при этой температуре может быть записано в виде [c.86]

Несмотря на все проблемы и трудности, газовая термометрия остаетея основным методом, который позволяет получить точные значения термодинамической температуры по крайней [c.97]

В магнитной термометрии широко применяются такие соли, как церий-магниевый нитрат (ЦМН), хромметиламмониевые квасцы (ХМК) и марганце-аммониевый сульфат (МАС). Первая из них, ЦМН, Се2Мдз(Ы0з)1224Н20, применяется при температурах ниже 4,2 К, так как чувствительность ее низка, а первое возбужденное состояние соответствует 38 К. ЦМН обладает гексагональной структурой и его магнитные свойства сильно анизотропны. Несмотря на это, величина Д очень мала, приблизительно 0,27 мК. Восприимчивость в направлении, параллельном гексагональной оси, хи много меньше, чем восприимчивость в перпендикулярном направлении х - Восприимчивость хх также мала, поскольку мал момент иона, 7=1/2, а также вследствие того, что ионы в кристаллической решетке расположены на относительно больших расстояниях. Последнее обстоятельство приводит к тому, что ЦМН достаточно точно подчиняется закону Кюри и является одной из причин широкого применения этой соли для термометрии ниже 1 К- [c.126]

Мп(ЫН4)2(В04)2бН20, могут примсняться при более высоких температурах, чем ЦМН, поскольку первое возбужденное состояние для них соответствует очень высоким температурам. Ниже температуры перехода 164 К кубическая решетка ХМК перестраивается в орторомбическую. Магнитные свойства ХМК достаточно хорошо известны [34] в связи с простотой основного состояния, а ионы в узлах решетки расположены на относительно больших расстояниях, так что диполь-дипольное взаимодействие становится незначительным. Дюрье [23] для ХМК нашел значения 6 = 0,00279 К , 0=12 мК и показал, что при температурах выше 1 К членами вида 1/Р и более высоких порядков можно пренебречь. Таким образом, соль ХМК с успехом может применяться в магнитной термометрии для области температур выше 0,3 К. Теория магнитного состояния для МАС изучена значительно хуже ввиду гораздо более трудного для описания основного состояния, чем у ХМК. Пока не получено достаточно точных численных значении для 0 и б, каждое из которых определяется экспериментально для конкретного образца. Тем не менее поведение индивидуальных образцов МАС довольно точно описывается уравнением (3.88) [c.126]

Точные платиновые термометры сопротивления, предназначенные для измерения температур выше 100 °С, обычно имеют вид, показанный на рис. 5.13, и иногда называются стержневыми . Несмотря на свои многочисленные достоинства, капсульный термометр не годится для измерения высоких температур, поскольку сопротивление утечки между выводами в стеклянной головке становится слишком малым. Выводы высокотемпературного термометра изолируются друг от друга слюдой, кварцевыми или сапфировыми шайбами или трубочками. Собственно чувствительный элемент изготавливается обычно Из проволоки толщиной 0,07 мм, как и в капсульном термометре, и имеет сопротивление 25 Ом при 0°С. В типовых конструкциях [19—21] используется либо бифилярная намотка на слюдяную крестовину, либо спираль, помещенная в перевитые кварцевые трубочки, либо проволока в корундовых трубках (рис. 5.14). Во всех этих конструкциях стремятся свести к минимуму механические напряжения, чтобы проволока чувствительного элемента могла свободно расширяться и сжиматься при нагревании и охлаждении, не удерживаясь крепежными элементами. В тех конструкциях, где рроволока проходит близко к кожуху (рис. 5.14,а, в), тепловой контакт с окружающей средой лучше, а самонагрев меньше, чем в термометрах, где проволока заключена в дополнительную оболочку или проходит ближе к центру. [c.209]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...