Термометрия первичная

Важность газового термометра как термометра первичного основана на том, что многие газы ведут себя почти как идеальные. Небольшие отклонения от идеальности описываются достаточно простыми зависимостями от плотности и температуры, вид которых получается из теории. [c.76]

Пирометры применяются для измерения температуры тел в диапазоне 300—6000 °С. Действие этих приборов основано на зависимости теплового излучения нагретых тел от их температуры и физико-химических свойств. В отличие от термометров первичный преобразователь пирометра не подвергается влиянию высокой температуры и не искажает температурного поля, так как находится вне измеряемой среды. [c.189]

Вводная глава книги содержит краткое обсуждение понятия температура , обзор истории термометрии и вскрывает важное различие между первичной и вторичной термометриями. В гл. 2 рассматриваются истоки известных международных соглашений о термометрии, обсуждаются развитие и современное состояние Международной практической температурной шкалы. В гл. 3 рассмотрены главные методы измерения термодинамических температур, к которым относится газовая термометрия, акустическая термометрия и шумовая термометрия. В гл. 4 описаны реперные точки температуры, тройные точки и точки кипения газов, точки затвердевания и сверхпроводящие точки металлов. Здесь же рассмотрены требования к однородности температуры при сравнении термометров. Три последующие главы посвящены основным методам практической термометрии, термометрам сопротивления, термопарам и термометрии по излучению. Во всех главах, в том числе и во вводной, даны не только физические основы методов высшей точности, применяемых в эталонных лабораториях, но и их подробное описание. Приведены также примеры измерений температуры в промышленных условиях. Книга завершается краткой главой о ртутной термометрии. Каждая глава дополнена обширной библиографией. [c.9]

Из всего сказанного с очевидностью следует, что каждый из методов определения / или к может быть использован для измерения Т, как только указанные величины становятся известными. Отсюда вытекают понятия первичной и вторичной термометрии и ясно, каким образом можно обеспечить независимо от типа используемого термометра согласованность численных значений измеренных Т. [c.28]

Первичная и вторичная термометрия [c.33]

Чтобы объяснить различие между первичной и вторичной термометрией, прежде всего укажем, в чем смысл первичной термометрии. Под первичной термометрией принято понимать термометрию, осуществляемую с помощью термометра, уравнение состояния для которого можно выписать в явном виде без привлечения неизвестных постоянных, зависящих от температуры. Выше было показано, каким образом постоянная Больцмана обеспечивает необходимое соответствие между численными значениями механических и тепловых величин и каким образом ее численное значение определяется фиксированием температуры 273,16 К для тройной точки воды. Таким же способом было найдено численное значение газовой постоянной. Таким образом, имеются три взаимосвязанные постоянные Т (тройная точка воды) или То (температура таяния льда), к и R. В принципе теперь можно записать уравнение состояния для любой системы и использовать ее в качестве термометра, смело полагая, что полученная таким способом температура окажется в термодинамическом и численном согласии с температурой, полученной при использовании любой другой системы и другого уравнения состояния. Примерами таких систем, пригодных для термометрии, могут служить упомянутые выше при обсуждении определения к н Я газовые, акустические, шумовые термометры и термометры полного излучения. Наличие не зависящих от температуры постоянных, таких, как геометрический фактор в термометре полного излучения, можно учесть, выполнив одно измерение при То Последующее измерение Е(Т) [c.33]

Вторичными называются все термометры, не являющиеся первичными. Очевидным примером вторичного термометра может служить платиновый термометр сопротивления. Использовать этот термометр в качестве первичного не удается, поскольку свойства платины (см. гл. 5) не настолько известны, чтобы можно было выписать уравнение состояния в явном виде. Любое выражение, которое сегодня можно записать, будет содержать неизвестные зависящие от температуры члены, которые нельзя вычислить из первых принципов. Поэтому для градуировки такого термометра требуется прямо или косвенно сравнить его с первичным термометром при стольких значениях температуры, сколько необходимо для определения вида неизвестных членов, зависящих от температуры. [c.34]

В 1975 г. в Национальной метрологической лаборатории (НМЛ, Австралия) было проведено международное сличение германиевых термометров сопротивления, имевшее целью найти расхождения нескольких магнитных температурных шкал и акустической шкалы НБЭ 2—20 К. Результаты сличения показали [5], что можно при единой процедуре градуировки магнитных термометров сблизить их показания по термодинамической шкале до уровня 1 мК. Вновь отметим, что магнитная термометрия не является первичной, поскольку она нуждается в этом интервале как минимум в четырех градуировочных точках (см. гл. 3). [c.66]

В этой главе, посвященной практическим вопросам измерения температуры, прежде всего рассматриваются три основных метода первичной термометрии. Это — классическая газовая термометрия, акустическая газовая термометрия и шумовая термометрия. Затем выясняется роль магнитной термометрии. Магнитная термометрия в обсуждаемом случае не применяется в качестве первичного метода, однако она тесно связана с первичной термометрией и поэтому ее роль выясняется ниже. То же самое можно сказать о газовых термометрах, основанных на коэффициенте преломления и диэлектрической проницаемости как тот, так и другой могут быть использованы в качестве интерполяционного прибора. Термометрия, основанная на определении характеристик теплового излучения, рассматривается отдельно в гл. 7. В данной главе в основном обсуждаются принципиальные основы каждого из методов, а не результаты измерений, поскольку последние были представлены в гл. 2, где говорилось о температурных шкалах. [c.76]

Достижения первичной акустической термометрии обсуждались в гл. 2 вместе с магнитной и газовой термометрией. После [c.111]

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]

Парамагнитная восприимчивость х многих веществ, содержащих металлы переходной группы и редкоземельные элементы, хорощо описывается законом Кюри, согласно которому х обратно пропорциональна Т. Однако вычислить магнитную восприимчивость реального кристалла очень сложно и хотя роль основных влияющих факторов видна вполне ясно, детали проблемы трудны и часто недостаточно понятны. В основном по этой причине магнитная термометрия не применяется для первичных измерений температуры, хотя существует и вторая трудность, состоящая в том, что абсолютные измерения магнитной восприимчивости очень сложны. Как мы увидим ниже, константы в функциональной зависимости х от 7 приходится находить градуировкой по другим термометрам. Хотя магнитная термометрия не является первичной в строгом смысле, она занимает важное место в первичной термометрии, выступая в качестве особого интерполяционного и в некоторых случаях экстраполяционного термометра. Рассмотрим кратко основные факторы, определяющие температурную зависимость парамагнитной восприимчивости конкретных кристаллов и это сделает ясной специфическую роль магнитной термометрии. [c.123]

Уравнение (3.91) служит основой первичного метода термометрии, если известна молярная поляризуемость и экспериментально определены значения Сг- Как и в акустической термометрии, термометрическим параметром для данного метода [c.129]

Следует отметить, что, несмотря на принципиальную простоту, изготовление и использование газового термометра является чрезвычайно сложным, поэтому он непригоден для промышленных и даже для лабораторных измерений, но служит первичным прибором (согласно [22]). эталоном-свидетелем, при помощи которого созда- [c.73]

Первичными измерительными преобразователями (датчиками) являются термоэлектрические термометры или термометры сопротивления стандартных градуировок. [c.361]

Нормальная работа приборов отопления зависит от регулировки всей системы. Регулировка системы производится по отдельным ответвлениям, стоякам и радиаторам. Задача регулировки сводится к равномерному распределению циркулирующей воды по всем радиаторам системы. В больших разветвленных системах первичная грубая регулировка производится по показаниям термометров, установленных на обратных линиях. [c.281]

Структурная схема электронно-гидравлического регулятора приведена на рис. 13-6. В качестве первичных приборов применяются электроконтакт-ные манометры типа МЭД — для контроля давления иара на выходе из котла, дифференциальные тягомеры тина ДТ-2, контролирующие разрежение в топке, соотношение газ — воздух, уровень воды в барабане, термопары или термометры сопротивления для контроля температуры воды, газов и т. п. Электрические сигналы от первичных приборов поступают на вход транзисторного усилителя, где они суммируются с сигналами задатчика и устройства обратной связи и усиливаются. [c.217]

Каждый прибор состоит из двух частей первичной, воспринимающей действие измеряемой среды, и вторичной, показывающей, снабженной шкалой с делениями. Так, например, в термометре воспринимающей частью является шарик с ртутью, а показывающей — столбик ртути в капиллярной трубке со шкалой в градусах. [c.150]

Первичными приборами являются термометры сопротивления тем либо манометр электрический дистанционный МЭД. [c.102]

В период с 1890 по 1900 г. развитие исследований в области очень высоких и очень низких температур, а также возросшая точность измерений в области средних температур повысили интерес к газовому термометру—первичному инструменту для определения температуры. Большое значение имели исследования Шаппюи в области газовой термометрии, опубликованнйе им с 1887 по 1917 г. Эти исследования содержали данные, с помощью которых можно было точно оценить термодинамическую температуру точки льда. Кроме того, они повысили интерес к работам подобного рода и к исследованиям тех свойств газов, знание которых необходимо для введения поправки на отклонение от идеального состояния. [c.176]

В начале 18 в. появляются работы Фаренгейта и Амонтона, внесших важный вклад в термометрию, но в совершенно разных направлениях. Оба они заложили основы двух независимых направлений термометрии, каждое из которых во многих отношениях сохранилось неизменным до наших дней и которые мы коротко называем первичной и вторичной термометрией. Фаренгейт, по-видимому, был первым человеком, который научился изготавливать надежные ртутные термометры. Кроме того, в период между 1708 и 1724 гг. после дискуссий с датским астрономом Рёмером он разработал метод установления шкалы, основанный на двух фиксированных точках с делением интервала между ними на удобное число градусов. В конце концов он предложил шкалу, в которой одной из фиксированных точек служила температура человеческого тела, которую он принял за 96 градусов, второй фиксированной точкой была точка таяния льда 32 градуса. Используя шкалу, предложенную в 1724 г. (более подробное обсуждение см. в книге Миддл- [c.31]

Платиновый термометр сопротивления служит весьма наглядным примером вторичного термометра. Однако не всегда столь очевидно, следует ли отнести тот или иной термометр к первичному или вторичному. Затруднения возникают, например, в случае, если газовый термометр используется так, что при этом требуется знание вириальных коэффициентов, как, например, в одном из методов газовой термометрии, описанном в гл. 3. Строго говоря, такую газовую термометрию не следует считать первичной, если значения вириальных коэффициентов (зависящих от температуры) получены с помощью экспериментальных измерений, в свою очередь связанных с термомет- [c.34]

Примером вторичной термометрии, которая тем не менее Tia T весьма полезную информацию для первичной термометрии, служит магнитная термометрия. Магнитная термометрия очень тесно связана с первичной термометрией и обсуждается в гл. 3, посвященной в основном первичной термометрии. Магнитная термометрия не является первичной, поскольку в уравнение состояния входит до четырех постоянных, которые должны быть определены для конкретного термометра. Но после того, как эти постоянные будут найдены по другому термометру в некотором интервале температур, магнитная термометрия позволяет получить весьма надежные данные о гладкости результатов первичной термометрии. Смысл используемого понятия гладкость в данном контексте разъясняется в гл. 2. [c.35]

За исключением области самых низких температур (скажем, ниже 1 К), первичные термометры остаются гораздо более трудоемкими при использовании и менее воспроизводимыми, чем лучшие вторичные термометры. Для большинства целей удобство и воспроизводимость показаний термометра важнее, чем точность по термодинамической шкале. Кроме того, существует очень много физических величин, для измерения которых требуется находить разности температур. К их числу относятся теплоемкость, теплопроводность и другие теплофизические величины. Если отклонения применяемой практической шкалы от термодинамической описываются медленно меняющейся плавной функцией температуры, то серьезных проблем не возникает. Если же, напротив, практическая шкала содержит небольшие, но заметные скачки отклонений от.термодинамической шкалы, то и измерения соответствующих физических величин в зависимости от температуры дадут неожиданные ложные скачки, которые отражают только несовершенство термометрии. Для исключения подобных затруднений необходимо, чтобы практическая шкала была гладкой функцией от термодинамической температуры. Это эквивалентно требованию непрерывности первой и второй производных температурной зависимости разности практической и термодинамической температурных шкал. Если для конк >етного вторичного термометра (такого, например, как платиновый термометр сопротивления) нетрудно рассчитать гладкую практическую шкалу, то получить гладкое соединение шкал для двух разных вторичных термометров гораздо сложнее. Основной источник трудностей заключается в том, что два различных участка шкалы часто основаны на разных физических закономерностях, отклонения которых от термодинамической шкалы не совпадают. Соединение шкалы по платиновому термометру сопротивления и по платинородие-вой термопаре в МТШ-27, так же как и в МПТШ-48 и МПТШ-68, служит хорошим примером типичных трудностей. В МПТШ-68 в этой точке имеется скачок первой производной от разности / — 68, достигающий 0,2%. Такие разрывы можно [c.44]

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]

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]

Некоторые свойства, важные для первичной термометрии, зависят в конкретной температурной области от той или иной части потенциала. При низких температурах взаимодействие между молекулами определяется в основном дальнодействую-щими силами притяжения. При понижении температуры молекулы проводят все больше времени в окрестностях друг друга, группируясь парами. В результате этого давление оказывается ниже, чем в случае идеального газа, а второй вириальный коэффициент В(Т) имеет отрицательное значение и продолжает уменьщаться с понижением температуры. При высоких температурах столкновения между молекулами становятся более интенсивными и решающее значение приобретают силы отталкивания. Это приводит к эффекту исчезновения некоторого объема, что в свою очередь вызывает увеличение давления по сравнению с величиной для идеального газа и, следовательно,— к положительному значению В(Т). При дальнейшем повышении температуры величина В(Т) снова уменьшается в связи с тем, что при сильных взаимодействиях между молекулами оболочки последних деформируются и собственный объем молекул уменьшается. На рис. 3.2 кроме В(Т) показаны рассчитанные зависимости С(Т), 0(Т) и Е(Т). График построен в приведенных единицах по принципу соответственных состояний (см., например, работу Мак-Глейшена [49]). Кривые соответствуют величинам В(Т) Уь и С(Т)П 1, где [c.80]

Колклаф [19], используя формулы (3.10) и (3.11) для В Т) Прям и В Т) обм, получил улучшенную интерполяционную формулу для описания зависимости В Т) от температуры. Особый интерес представляет область температур, в которой квантовые эффекты становятся заметными,—это область ниже 30 К. В гл. 2 уже отмечалось, что в последнее время именно эта область представляла наибольший интерес для первичной термометрии. Колклаф показал, что для значений между [c.83]

В термометрии по абсолютным изотермам или в методе ГТПО, которые основаны на законе Бойля, необходимо знать в первом случае количество молей газа в газовой колбе, а во втором — значения второго, а возможно, и третьего вириаль-ного коэффициента. Выше отмечалось, что развитие газовой термометрии на основе зависимости температуры от какого-либо интенсивного свойства газа позволяет получить существенные преимущества. Такими свойствами газа могут быть скорость звука, коэффициент преломления и диэлектрическая проницаемость. Метод будет первичным (см. гл. 1), если для измеряемой величины и термодинамической температуры можно написать зависимость, в которую входят только То, R, к п другие постоянные. Эти постоянные не должны зависеть от термодинамической температуры. Из трех методов, которые основаны на измерении перечисленных интенсивных свойств, наиболее развита акустическая термометрия, поэтому рассмотрим ее прежде всего. [c.98]

Ясно, что акустическая термометрия может быть использована в качестве первичного метода, поскольку уравнение (3.37) справедливо для идеального газа, а в реальном случае нуждается в небольших поправках. Термодинамическую температуру можно найти, если известны у, Я и М, а величина Со измерена экспериментально. Чтобы учесть эффекты, связанные с неиде-альностью газа, выражение (3.38) обычно представляют в форме вириального разложения по степеням давления [c.99]

Область применения шумового термометра со СКИПом может быть расширена до 20 К. Однако на практике большинство работ выполнено в области очень низких температур, ниже 0,5 К и вплоть до нескольких милликельвинов [67]. Для описанных шумовых и других первичных термометров в этом диапазоне очень низких температур не было найдено систематических расхождений результатов, превышающих 0,3 мК- [c.122]

Главная трудность, связанная с щумовой термометрией, использующей СКИП, обусловлена необходимостью очень большого времени измерения, если нужно получить удовлетворительную точность. Так, для обеспечения точности измерения Т в 1% необходимо произвести 2-10 отсчетов, откуда следует, что пх (полное время измерений) оказывается обычно порядка одного часа. Чем больше время измерений, тем труднее устранить влияние шумов от других источников. Однако при самых низких температурах желательная относительная точность измерений не слишком высока, и при 300 мК, например, вполне достаточно 10 , а шумовой термометр имеет мало источников погрешности. Нет необходимости ни вводить поправку на свойства образца, ни учитывать члены второго или более высоких порядков. Поэтому метод шумового термометра является одним из лучших для первичной термометрии ниже 1 К. С другой стороны, при высоких температурах желательная для первичной [c.122]

Гьюген и Мичел [30] впервые применили в газовой термометрии метод, основанный на соотношении между диэлектрической проницаемостью газа и его плотностью. Как показали результаты этой работы, метод, по всей видимости, может использоваться в качестве интерполяционного или даже первичного. Для идеального газа справедливо уравнение Клаузиуса — Моссотти [c.129]

В гл. 3 рассматривались измерения термодинамической температуры газовым термометром и другими первичными термометрами. Было показано, что в температурной области выше примерно 30 К практически все численные значения термодинамической температуры основаны на газовой термометрии. Однако усовершенствования в термометрии излучения, возможно, это изменят. Уже измерения температурных интервалов в области от 630 °С до точки золота показали, что МПТШ-68 вблизи 800 °С содержит погрешность около 0,4 °С [15, 75]. Фотоэлектрический пирометр сам по себе не является первичным термометром, так как им можно измерить не абсолютную спектральную яркость источника, а только отношение спектральных яркостей двух источников, и невозможно, чтобы один из них находился в тройной точке воды. Однако фотоэлектрическая пирометрия может дать очень точные значения- для разностей температур [c.381]

Давление насыщенных паров. В 1910 г. Камерлинг-Ониес [72] впервые измерил давление насыщенных паров гелия в зависимости от температуры, отсчитываемой но газовому термометру. С того времени было про-недено еще очень много подробных и точных измерений давления паров гелия, особенно Кеезомом и его школой. Точные данные о давлении насыщенных паров гелия необходимы в основном для измерения температуры, и потому этому вопросу было уделено так много внимания. Онисанне различных попыток связать давление паров гелия с иоказаииямн первичных термометров или определить его из измерений других термодинамических функций не входит в задачи настоящей главы. [c.820]

Наблюдаемое при 27,1 К расхождение 2 мК объясняется различием в реализации точки кипения неона, принятой во ВНИИФТРИ и при построении ПТШ—76. В случае, когда необходимо иметь градуировки термометров, непрерывные в точке 27,1 К (т. е. непрерывно переходящие в МПТШ—68, воспроизводимую государственным первичным эталоном), рекомендуется уменьшить приведенные в таблице поправки на Д7 =2,7-10 Т , К. [c.177]

Увеличивая число тепломассомеров, можно вообще обойтись без измерения температуры, однако при этом могут возрасти погрешности, так что целесообразно комбинировать методы тепломассометрии и термометрии. Для альфамера достаточно всего двух первичных преобразователей теплового потока, в качестве дополнительной информации используется связь между (/ , термическим сопротивлением преобразователя R и перепадом температур на нем i — t i (рис. 2.6) [c.42]

Платиновые термометры сопротивления для основных реперных точек, входящие в комплекс государственного первичного эталона единицы температуры в интервале от 13,81 до 1337,58 К. Государственный первичный эталон в интервале от 13,81 до 273,15 К обеспечивает воспроизведение единицы со средним квадратическим отклонением За результата измерения температуры, не превышающим 0,001 К при пяти независимых наблюдениях и неисключенной систематической погрешности 0, не превышающей 0,003 К. [c.189]

В случае работы регулятора с тремя дифференциальнотрансформаторными датчиками (рис. 41, а) их первичные обмотки соединяются последовательно и подсоединяются к клеммам 1—4. К клеммам 5 я 6 подводится питающее напряжение 220 В. Схема внешних соединений усилителя с термометрами сопротивления, применяемыми в качестве первичных приборов, приведена на рис. 41, б. [c.128]

Грубая настройка мостов усилителя на заданное зна-ченне регулируемой температуры производится сменными сопротивлениями, величина которых должна быть равна сопротивлению соответствующего первичного прибора (термометра сопротивления) при этом значении температуры. [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...