III тарау

ЭЛЕКТРЛІК ЕМЕС ШАМАЛАРДЫ ӨЛШЕУ

3.1. Жалпы мағлұматтар

Температура деп дененің қызу дәрежесін сипаттайтын физикалық шаманы айтады. Жалпы алғанда барлық технологиялық процестер мен заттың әртүрлі қасиеттері температураға тәуелді.

Температураның ұзындық, масса және т.б. физикалық шамалардан айырмашылығы, ол экстенсивті (параметрлі) емес, интенсивті (активті) шама болып табылады. Сонда, егер гомогенді денені екі түрлі бөлікке бөлсек, онда масса теңдей бөлінеді. Интенсивті шама болып табылатын температура мұндай аддитивті қасиетке ие болмайды, яғни термикалық тепе-теңдікте орналасқан жүйенің кез-келген микроскопикалық бөлігінің температуралары бірдей болады. Сондықтан экстенсивті шамалардың эталондарын құруға ұқсас температураның эталондарын құру мүмкін емес.

Темпертураны тікелей өлшеуге жүгінетін дененің физикалық қасиеттерінің температурасына тәуелділігіне негізделе отырып, тек жанама жолмен өлшейді. Дененің мұндай қасиеттері термометриялық деп аталады. Оларға ұзындықты, көлемді, тығыздықты, термоЭҚК-ні, электр кедергісін және т.б. жатқызамыз. Термометриялық қасиеттермен сипатталатын заттар термометриялық заттар деп аталады. Температураны өлшеу құралдарын термометрлер деп атайды. Термометрді құру үшін температуралық шкала қажет.

Температуралық шкала деп температураның өлшенетін термометриялық қасиеттердің мәндерімен нақты функционалды санды байланысын айтады. Бұл байланыста температуралық шкаланы кез-келген термометриялық қасиетті таңдап алу негізінде құру мүмкіндігі беріледі. Сол уақытта температураны өзгертумен сызықты түрде өзгеретін және темпратураны өлшеудің кең аралығындағы басқа факторларға тәуелді емес бір де бір термометриялық қасиет болмайды.

Қазіргі кезде екі термометриялық шкала қолданылып келеді: абсолютті термодинамикалық және халықаралық тәжірибелік. Термодинамикалық шкаланың санау басы болып абсолютті ноль нүктесі таңдап алынған, ал жалғыз реперлі нүкте ретінде 273,16 К-ге тең судың үштік нүктесі қабылданған. Дегенмен термодинамикалық шкала газды термометрлердің көмегімен пайдалану қиындығына байланысты тәжірибеде кеңінен қолданылмайды.

Өлшеу кезінде ең қолайлы болып халықаралық тәжірибелік температуралық шкала (ХТТШ) жатады, ол заттың (негізгі реперлі нүктелер) фазалы тепе-теңдігінде көрсетілген температуралар қатарына негізделген. Негізгі реперлі нүктелер арасындағы аралықтың температурасы эталонды аспаптар мен халықаралық тәжірибелі температуралық шкала мәндері арасындағы байланысты орнататын интерполяциялы формуламен анықталады.

Негізгі реперлі нүктелер –259,34-тен (судық тепе-теңдігінің үштік нүктесі) 1064,43 (алтынның бекітілу нүктесі) ⁰С-ға дейінгі температура диапазонында орналасқан. Температура аралығы ХТТШ-да –259,34-тен 630,74⁰С-ға дейін эталонды платиналы кедергі термометрімен, ал 630,74-тен 1064,43⁰С-ға дейінгі аралық – эталонды платинародиелі-платинді термобумен көрсетіледі.

1064,43 ⁰С-тан жоғары температура ХТТШ-да Планканың сәулелену заңдылығымен анықталады. ХТТШ бойынша температура t арқылы, ал оның сандық мәндері ⁰С белгісімен беріледі. Абсолютті термодинамикалық температура Т мен халықаралық тәжірибелі шкала t арасында T = t + 273,15 К қатынасы болады.

Температура мен өлшеу әдістерінің байланысты (контакталы) және байланыссыз (контакталы емес) түрлері болады. Бірінші жағдайда аспаптың сезімтал элементінің өлшеу объектісімен сенімді жылу байланысы болу тиіс: мұнда температураны өлшеудің жоғарғы шегі қолданылатын сезімтал элементтердің ыстыққа беріктігі мен химиялық төзімділігімен шектелген. Егер аспаптың сезімтал элементінің өлшеу объектісімен сенімді жылу байланысын жүзеге асыру қиын болса, байланыссыз өлшеу әдәсін пайдаланады.

Термометр деп температураны оның белгілі функциясы болып табылатын сигналға түрлендіру жолымен өлшеу құрылғысын (аспап) айтамыз.

3.2. Температураны өлшеу аспаптарының жіктелуі

Температураны өлшеу аспаптары әрекет ету принциптеріне байланысты келесі топтарға бөлінеді.

Ұлғаю термометрлері, олардың әрекет принциптері сұйықтың (сұйықты) көлемі немесе қатты денелердің (биметталды және дилометриялық) сызықты өлшемдерін температура байла-нысты өзгертуге негізделген. Мұндай термометрлермен өлшеудің шектері –190-нан 600⁰С-ға дейін. Манометрлік термометрлер, олардың тұйықталған көлемінде орналасқан сұйықтардың, булы сұйықты қоспалардың немесе газдардың қысымдары температураға байланысты өзгереді. Олар -5-тен +630⁰С аралығындағы температураны өлшеуүшін пайдаланады.

Кедергінің термотүрлендіргіші, олар әртүрлі материалдар-дың электр кедергілері температураны өзгерту кезінде өзгертуге негізделген. Температураны өлшеу шектері бұл жағдайда 10-260-дан + 100⁰С-ға дейін металды үшін және –100-ден +300⁰С-ға дейін жартылай өткізгіш кедергі термометрлері (термистрлер) үшін құрайды.

Термоэлектрлі термометрлер (термоэлектрлі түрлендіргіш-тер), олардың әрекет принциптері әртекті термоэлектрод-өткізгіштерден немесе жартылай өткізгіштерден тұратын тұйықталған тізбектің спайларының біреуінің температурасын өзгерту кезіндегі электрқозғалтқыш күшінің пайда болуына негізделген. Олар –50-ден +2500 ⁰С-ға дейінгі температураларды өлшеу үшін қолданылады. Жоғарыда келтірілген термометрлер температураны өлшеудің контактылы аспаптарына жатады.

Температураны өлшеудің контатасыз аспаптарына сәулелену пирометрлері жатады, оларға:

· бөлшектеп сәулелену (оптикалық) пирометрлері, дененің монохроматикалық сәулеленуінің интенсивтігі температураға байланысты өзгеруіне негізделген. Өлшеу шектері 800-ден 6000⁰С-ға дейін;

· түрлі-түсті пирометрлері, олардың 200-ден3800⁰С-ға дейінгі аралықтағы температураны өлшеу екі толқын ұзындығының сәулелену интенсивтігінің қатынасын өлшеу есебінен жүреді;

· радиациялы пирометрлері, қыздырылған дененің сәулеленуінің толық қуатын өлшеуге негізделген. Өлшеу шектері 20-дан 2000⁰С-ға дейін.

Ғылым мен техника салаларына байланысты температураны өлшеудің көптеген принциптері мен құралдары қолданылады. Кеңінен тарағаны қолданылатын термометрлік қасиет пен өлшеу диапазонына байланысты жіктемелері төмендегі 3.1-кестеде келтірілген температураны өлшеу құралдары жатады.

Дата добавления: 2015-04-30