Návod pro laboratorní cvičení: Kalibrace teploměrů LÚvod
Kalibrace teploměrů je nezbytná k zajištění přesnosti měření teploty. V tomto cvičení si studenti osvojí postupy kalibrace teploměrů pomocí referenčních teplotních bodů, jako je bod tání ledu a bod varu vody. Kromě toho bude použito přesné laboratorníteplotní zařízení, aby se kalibrace prováděla v širším rozsahu teplot.
2. Cíl cvičení
• Naučit se základní principy kalibrace teploměrů.
• Provést kalibraci teploměru pomocí známých referenčních bodů.
• Ověřit přesnost teploměru v širším teplotním rozsahu.
3. Pomůcky
• Laboratorní teploměr (různé druhy: rtuťový, digitální, termočlánkový)
• Kalibračníteplotnízařízení (vodní lázeň s regulovanou )
• Ledová lázeň (led a voda ve vyrovnaném stavu, cca 0°C)
• Vařící voda (100°C při normálním atmosférickém tlaku)
• Referenčníteploměr s certifikovanou přesností (např. platinový odporový teploměr)
• Měřící nástroje pro zaznamenávání hodnot
• Hodiny nebo stopky
4. Teoretický základ
Teploměry se často vyrábějí s určitou tolerancí, která může způsobovat odchylky od skutečných hodnot. Kalibrace zahrnuje srovnání naměřených hodnot s referenčními hodnotami, aby bylo možné teploměr nastavit nebo určit odchylku a korigovat naměřené hodnoty.
Základní referenční teploty, které se často používají, jsou:
• Bod tání ledu: 0°C (při normálním atmosférickém tlaku).
• Bod varu vody: 100°C (při normálním atmosférickém tlaku).
5. Postup cvičení
5.1. Příprava na kalibraci
1. Zkontrolujte teploměry: Před zahájením kalibrace se ujistěte, že všechny teploměry jsou čisté a funkční. Zkontrolujte fyzický stav (např. praskliny u rtuťového teploměru).
2. Referenčníteploměr: Ujistěte se, že referenčníteploměr je kalibrován a má známou nejistotu měření.
5.2. Kalibrace pomocí bodu tání ledu (0°C) 1.  Připravte ledovou lázeň:
o   Naplňte nádobu ledem a přidejte malé množství destilované vody, aby led dosáhl rovnovážného stavu.
o   Nechte směs odpočívat několik minut, aby teplota dosáhla přesně 0°C.
2. Měření:
o   Vložte teploměr, který chcete kalibrovat, do ledové lázně tak, aby snímací část byla plně ponořena, ale nedotýkala se stěn nebo dna nádoby.
o   Počkejte, dokud se teplota stabilizuje (obvykle 2-3 minuty).
o   Odečtěte hodnotu teploty na kalibrovaném teploměru i na referenčním teploměru.
o   Zaznamenejte naměřené hodnoty a porovnejte s referenční hodnotou 0°C.
5.3. Kalibrace pomocí bodu varu vody (100°C)
1. Připravte vařící vodu:
o   Zahřejte destilovanou vodu v laboratorní varné nádobě, dokud nezačne vřít.
o   Ujistěte se, že atmosférický tlak je blízký normálnímu (1013 hPa). Pokud není, upravte referenční bod varu podle tlaku.
2. Měření:
o   Opatrně vložte kalibrovaný teploměr do vařící vody, aby snímací část byla plně ponořena, ale nedotýkala se dna ani stěn nádoby.
o   Počkejte, dokud se teplota stabilizuje.
o   Zaznamenejte hodnotu teploty na kalibrovaném teploměru i na referenčním teploměru.
o   Porovnejte hodnotu s referenční hodnotou (100°C) a zaznamenejte odchylku.
5.4. Kalibrace v širším teplotním rozsahu
1. Nastavte kalibrační zařízení:
o   Pokud máte přístup ke kalibračnímu zařízení, nastavte různé teplotní body (např. 20°C, 50°C, 80°C) a sledujte stabilitu zařízení.
2. Měření:
o   Vložte teploměr do kalibračního zařízení.
o   Odečtěte hodnotu teploty na kalibrovaném teploměru a referenčním teploměru pro každou nastavenou teplotu.
o   Zaznamenejte a porovnejte hodnoty.
6. Zpracování výsledků
•   Srovnejte naměřené hodnoty s referenčními hodnotami a vypočítejte odchylku pro každý kalibrační bod.
• Vytvořte graf odchylek teploměru od referenčních hodnot (na ose X budou referenční hodnoty a na ose Y odchylka v °C).
• Na základě těchto údajů určete kalibrační křivku teploměru.
7. Závěr
• Diskutujte přesnost kalibrovaného teploměru v porovnání s referenčním.
• Posuďte, jakým způsobem by se mělo upravit měření pomocítohoto teploměru v závislosti na naměřených odchylkách.
• Vyhodnoťte, jak častá by měla být kalibrace pro tento typ teploměru.
8. Bezpečnostní pokyny
• Budte opatrní při manipulaci s horkou vodou a ledem, abyste předešli opaření nebo podchlazení.
• Rtuťový teploměr může obsahovat toxickou látku, proto postupujte opatrně při jeho používania případném rozbití.
9. Diskuze a otázky pro studenty
1. Jakým způsobem by mohl atmosférický tlak ovlivnit výsledky kalibrace teploměru při varu vody?
2. Jakčasto byste doporučili kalibrovat teploměry v laboratorním prostředí?
3. Jaké dalšífaktory mohou ovlivnit přesnost teploměru a jak je lze minimalizovat?
Tento návod poskytuje komplexní přehled kroků potřebných k provedení kalibrace teploměrů, přičemž studenty vybízí k aplikaci teoretických znalostí na praktické úkoly.