Градуировка термопар и термометров сопротивления по реперным точкам термодинамической шкалы (Лабораторная работа № 2)

Лабораторная  работа  № 2

Градуировка  термопар  и  термометров  сопротивления
по  реперным точкам термодинамической шкалы

Цель  работы:  1) ознакомиться с приемами градуировки лабораторных контактных температурных датчиков индивидуального изготовления по основным "реперным" точкам международной практической температурной шкалы (МПТШ–90), опирающимся на тщательно изученные и легко воспроизводимые значения температуры фазовых переходов некоторых химически чистых веществ (азот, вода и др.);

2. Отградуировать свои, изготовленные в первой работе температурные датчики (термопару и термометр сопротивления) по температурным точкам кипения жидкого азота, возгонки "сухого льда" и плавления водяного льда.

2.1.  Общие  сведения  о  градуировке  по  реперным  точкам

Для проведения градуировки по реперным температурным точкам необходимы лабораторный стенд, сосуд Дьюара с жидким азотом, а также сосуды с “сухим льдом”, смесью воды и льда. В дополнение к ним желательно иметь еще и сосуд с кипящей дистиллированной водой.

Напомним, что в сосуде Дьюара со свежим жидким воздухом сначала выкипает азот, сохраняющий температуру 77,36 К (– 195,79 °С). Затем постепенно начинает выкипать кислород, поэтому температура кипения воздуха постепенно повышается до 90,19 К (– 182,96 °С). "Сухой лед" сублимирует (испаряется) в сосуде Дьюара при 194,67 К (– 78,48 °С). Смесь дистиллированной воды и льда при нормальном атмосферном давлении сохраняет температуру 273,15 К (0 °С). Дистиллированная вода в условиях нормального атмосферного давления (101,32 кПа) кипит при температуре 373,15 К (100 °С). Температуру ячейки с дюралевым ядром рекомендуется определять по показаниям лабораторного ртутного термометра, который находится в лабораторном помещении.

2.2.  Порядок  выполнения  работы

1.  Получить у лаборанта или преподавателя лабораторный стенд, соединительный кабель для подключения к электросети, температурные датчики (две термопары и термометр сопротивления), изготовленные собственноручно в первой лабораторной работе.

2. Установить лабораторный стенд на рабочее место.

3. Вставить одну из вилок RJ-45 соединительного кабеля в разъем “Ethernet” контроллера. Вилку соединительного кабеля необходимо вставлять аккуратно, без усилия, до щелчка.

4. Вставить вторую вилку RJ-45 соединительного кабеля в компьютерную розетку RJ-45, находящуюся на стене рядом с электрической розеткой. Вилку соединительного кабеля необходимо вставлять аккуратно, без усилия, до щелчка.

5.  Подключить градуируемые датчики (ТП и ТС) к соответствующим гнездам блока “холодных спаев” лабораторного стенда. Термопары могут подключаться к разъемам 1 – 4, а термометр сопротивления – к разъемам 5 или 6, (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Гнезда блока "холодных спаев"

6. Рабочие концы датчиков разместить в глухих отверстиях дюралевого стерженька. Поместить его в тонкостенную полиэтиленовую пробирку и вставить ее в сосуд-термостат с массивным металлическим стаканом, см. рис. 2.2.

Рис.  2.2.

7. Вставить вилку сетевого шнура контроллера в электрическую розетку.

8. Включить питание контроллера. После включения питания на дисплее контроллера высветится меню “Исходные параметры”, представленное на рис. 2.3. По умолчанию в памяти контроллера установлен номер работы “1”, поэтому его в данной работе следует исправить на “2”. Для изменения номера работы следует нажать (пальцем или тупым концом шариковой ручки) на соответствующую строку сенсорного экрана.

Рис.  2.3.

9. Нажать командную строку “ДАЛЕЕ”. На дисплее появится “Главное меню”, как это показано на рис. 2.4.

Рис.  2.4.

10. Нажать строку “Градуировка” в главном меню (рис. 2.4). На экране высветится меню “Параметры <Градуировка>”, представленное на рис. 2.5.

Рис.  2.5.

11. Задать параметры опыта: номер опыта; интервал t между измерениями (в секундах); число шагов N. Рекомендуемые значения t и N указаны на рис. 2.5. В дальнейшем номер последующего опыта в данной работе будет изменяться самостоятельно.

12. Установить значение температуры  фазового перехода для используемого реперного вещества (в кельвинах), согласно табл. 2.1.

Таблица 2.1

13. Под присмотром преподавателя или лаборанта заполнить свободный сосуд стенда реперным веществом (жидкий азот, “сухой лёд”, смесь воды и льда, кипящая дистиллированная вода).