Теорія методу та опис установки
. (3)
У ланцюгу виникає струм, званийтермоелектричним струмом I, величина якого визначається термоЕРС та опором ланцюга
, (4)
деRi- внутрішній опір термоелемента,R0- зовнішній опір ланцюга.
Для деяких термопар можна уявити
. (5)
-термоелектрорушійна сила, що виникає при різниці температур 1 0 С, є величиною постійної для кожної пари металів, що утворюють термопару.
Якщо різниця потенціалів вимірюється чутливим гальванометром, відхилення його рухомої частини буде пропорційно силі струму.
В залежності від відхилення рухомої частини гальванометра і різниці температур заснований термоелектричний метод вимірювання температур. Для цього термопара має бути попередньо проградуйована. Результати градуювання зображуються як графіка.
Градування термопари називається визначення експериментальним шляхом залежності термоелектрорушійної сили,що виникає в термопарі, від різниці температур DT її спаїв
.
Експериментальна установка (рис.6) складається з термопари, виготовленої з двох металевих різнорідних дротів. Кінці дротів спаяні (спай1та2). Перший спай знаходиться в посудині з водою за температуриТ1, а другий на електроплитці при температуріТ2. Температура контролюється термометрами.
Вимірювання та обробка результатів вимірювань
1.Включають електроплитку і нагрівають спай2. У ланцюзі виникне термострум, і стрілка гальванометра відхилиться. Фіксують показання гальванометра через рівні задані викладачем інтервали температур.
2.Отримані значення струмів заносять до таблиці
С- постійна гальванометра по струму
1. На основі дослідних даних будують графік, відкладаючи по осі «х» різницю температур, а по осі «y» - термострум
2. Для визначення точки точки графіка e0 з'єднують прямою лінією. На цій прямій беруть дві точки за температуриТ1іТ2. Знаючи внутрішній опір гальванометраrГ(воно зазначено на приладі), визначаємо e0.
.
Завдання
1. Термопара нікель-хром, один спай якої поміщений у піч, а інший – у середу з температурою 15 0 С, послідовно з'єднана з гальванометром, стрілка якого відхиляється на 25 поділів. Постійна термопари дорівнює 0,5 10 -6 В/град. Внутрішній опір гальванометра 2·10 3 Ом, ціна поділу 10 -8 А/поділ. Визначити температуру печі.
2. Чому при підвищенні температури відбувається збільшення кількості емітуючих електронів із металів?
а) Збільшується швидкість електронів, що вільно рухаються. б) Збільшується кількість вільних електронів, що мають кінетичну енергію, що перевищує роботу виходу електронів з металу. в) Зменшується глибина потенційної ями, що відповідає значенню потенційної енергії електрона у контактному електричному полі. г) Контактне електричне поле прискорює виліт вільних електронів із металу. д) Немає відповіді.
3. Чи може емітувати із заліза електрон, що летить перпендикулярно його поверхні зі швидкістю 1000 км/с, якщо робота виходу електрона із заліза дорівнює 4,36 еВ?
5. Визначити контактну різницю потенціалів при постійній температурі у місці з'єднання міді та алюмінію, якщо робота виходу вільних електронів у алюмінію 3,74 еВ, а у міді 4,47 еВ.
Контрольні питання
1. Робота виходу електрона.
2. Причини виникнення контактноїрізниці потенціалів
3. Закони Вольта.
4. ТермоЕРС (явище Зеєбека)
5. Влаштування термопари.
6. Що означає проградуювати термопару?
7. Постійна термопар?
1.Савельєв І. В.Курс загальної фізики. М: Наука. Т.3, 1987. § 62.
3.Яворський Б. М.Курс фізики. М: Наука. Т. 2. § 9,3.
2.Трофімова Т. І.Курс фізики. М: Вища школа. 2002, § 246, 247