Ústav fyzikální elektroniky PřF MU
Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory
Pracovní list
Úloha 5: Měření teploty
Jméno: Naměřeno:
Skupina: Otestováno:
Identifikace teplotních čidel
1. Měření teploty olejové lázně pomocí kapalinového teploměru a odporových a termočlánkových
čidel (pokud naměřené hodnoty zapisujete přímo do počítače, nemusíte tabulku vyplňovat):
kapalinový
teploměr
t[◦C]
20 30 40 50 60 70
čidlo č. 1
U[mV] R[Ω] a
čidlo č. 2
U[mV] R[Ω]
čidlo č. 3
U[mV] R[Ω]
kapalinový
teploměr
t[◦C]
80 90 100 110 120
čidlo č. 1
U[mV] R[Ω]
čidlo č. 2
U[mV] R[Ω]
čidlo č. 3
U[mV] R[Ω]
a
ve všech řádcích ponechejte jen veličinu, kterou skutečně měříte, a upravte případně
jednotku
2. Grafy teplotních závislostí měřených veličin pro jednotlivá čidla získaná pomocí programu QtiPlot:
do připravených polí na další stránce nalepte grafy s proloženou lineární závislostí pro jednotlivá
čidla. Vytvoříte-li pro některé čidlo graf s polynomiálním prokladem, přidejte ho k pracovnímu
listu na samostatném papíru.
1
čidlo č. 1 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
čidlo č. 2 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
2
čidlo č. 3 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
3. Identifikace jednotlivých čidel: Do tabulek zapište hodnoty veličin získané lineárním prokladem
naměřených teplotních závislostí napětí či proudů pro jednotlivá čidla (včetně chyby měření),
porovnejte s hodnotami tabulkovými, určete typ jednotlivých čidel:
Termočlánkové čidlo
čidlo č.
Seebeckův koeficient β[µV/◦C]
z prokladu tabulkový
typ termo-
článku
Odporová čidla
čidlo č.
Odpor při 0◦C: R0[Ω]
z prokladu tabulkový
Teplotní součinitel elektrického
odporu α[K−1]
z prokladu tabulkový
typ odporového
čidla
Vysvětlení a komentáře k experimentu:
Emisivita tmavého a lesklého povrchu
1. Měření černé a lesklé poloviny desky s emisivitou infračerveného teploměru nastavenou na ε = 1:
3
černá polovina lesklá polovina
kontaktní teplota TK,C = K TK,L = K
IR teploměr TIR,C = K TIR,L = K
vypočtená emisivita εvyp,C =
T4
IR,C
T4
K,C
= εvyp,L =
T4
IR,L
T4
K,L
=
2. Měření černé a lesklé poloviny desky – nastavení správné emisivity na infračerveném teploměru:
černá polovina lesklá polovina
kontaktní i „IR“ teplota TC = K TL= K
nastavená emisivita εnast,C = εnast,L =
Vysvětlení a komentáře k experimentu:
Problematika měření nízkých teplot
Měření chlazené měděné desky:
čistý kov bez jinovatky s jinovatkou
kontaktní teplota TK,B = K TK,S = K
IR teploměr TIR,B = K TIR,S = K
IR teploměr+miska TIR+M,B = K TIR+M,S = K
Vysvětlení a komentáře k experimentu. Proč odraz nepozorujeme u předešlého experimentu?
Emisivita ve viditelné a IR oblasti spektra
Emisivita ledové tříště:
kontaktní teplota TK,led = K vypočtená emisivita
IR teploměr TIR,led = K → εIR,led =
T4
IR,led
T4
K,led
=
IR teploměr s miskou TIR+M,led = K → εIR+M,led =
T4
IR+M,led
T4
K,led
=
4
Emisivita ledové tříště, barva ledu, vysvětlení a komentáře k experimentu:
Měření IR teploměrem přes okénko
Měření přes okénko:
1. kontaktní teplota vařiče TK,V = K,
2. teplota změřená IR teploměrem přímo TIR,V = K.
3. teplota změřená IR teploměrem přes okénko TIR,O a transmisivita (propustnost) okénka
T =
T4
IR,O
T4
IR,V
:
materiál TIR,O [K] TIR,V[K] T [ ]
Vysvětlení a komentáře k experimentu:
Tepelná stopa ruky
Popište ohraničení a barevné rozlišení stopy ruky na následujících materiálech:
materiál popis stopy
dřevotříska
měděný plech
pěnový polystyrén
Vysvětlení uvedeného pozorování
5
Srovnání teplotních vodivostí různých kovů
1. Seřaďte použité kovy podle tepelné vodivosti od nejvodivějšího k nejhůře vodivému.
hliník měď železo zinek
2. U dobře vodivého materiálu postupují izotermy rychleji od zdroje tepla než u špatně vodivého
materiálu, protože
3. U dobře vodivého materiálu je barevné spektrum folie širší než u špatně vodivého materiálu,
protože
Studium fázového přechodu termočlánkovým čidlem
1. K tomuto pokusu přiložte graf závislosti napětí na čase pro tuhnutí dané krystalické látky.
2. Teplota tuhnutí pro je rovna tT = ◦C.
Popište způsob, jak tuto teplotu z naměřené závislosti odečíst:.
3. Jak by vypadala závislost teploty tání na čase u amorfní látky?
4. Výpočet teploty tuhnutí látky:
Seebeckův koeficient termočlánku typu K (najděte sami): β = mV/◦C.
Teplota konce termočlánku ponořeného ve směsi ledu a vody: t0 = ◦C.
Napětí odpovídající teplotě tání látky: U = mV.
Teplota tání vypočtená podle vztahu: je tT = ◦C.
Komentář:
6