Термопара
Составим замкнутую цепь из двух разнородных металлов и будем поддерживать температуры контактов a и b (спаев) различными температурами T
и T
. В этом случае в цепи возникает электродвижущая сила, которая называется термоэлектродвижущей силой, а сама цепь называется термопарой или термоэлементом.
Пароконвектоматы для общепита radax купить купить пароконвектомат радакс.
Контактные разности потенциалов в спаях a и b различны по величине вследствие различной температуры спаев. Подсчитаем электродвижущую силу, пользуясь формулой (2):
(7)
Постоянная для двух данных металлов величина называется
(8)
постоянной термопары или удельной термо-э.д.с. Удельная термо-э.д.с. равна термоэлектродвижущей силе, возникающей в цепи при разности температур спаев в один кельвин. Формулу (2.7) можно записать в виде:
(9)
откуда видно, что термо-э.д.с. – не строго постоянная величина и несколько зависит от температуры.
Благодаря возникающей термо-э.д.с., в термопаре возникает ток. Для его поддержания необходимо обеспечить разность температур спаев, то есть к горячему спаю подводить тепло, а холодный спай поддерживать при одной и той же температуре. В этом случае происходит преобразование тепловой энергии в электрическую.
Методика эксперимента
В установке используют термопарный термометр, состоящий из батареи М последовательно соединённых холодных и горячих спаев двух разнородных металлов. Горячие спаи помещаются в сосуд с нагреваемой водой. Температура воды регистрируется термометром. Холодные спаи помещены в сосуд с водой при комнатной температуре, регистрируемой термометром. Так как горячие и холодные спаи одинаковы, то по формуле (7) для последовательного соединения М спаев перепишется так
где 
- постоянная термопары.
При включении нагревателя температура горячих спаев увеличивается, и по цепи с милливольтметром потечёт ток. В процессе измерения регистрируется линейная зависимость термоэлектродвижущей силы то разности температур горячего и холодного спаев. Как следует из (9), тангенс угла наклона 
прямой 
=
к оси абсцисс равен постоянной термопары , то есть
(10)
Откуда
(11)
Обработка результатов эксперимента
1. Строим зависимость термоэлектродвижущей силы от разности горячего и холодного спаев.
|
|
V(мкВ) |
|
Нагревание | |
|
23 |
1 |
|
32 |
1,5 |
|
38 |
2 |
|
46 |
2,5 |
|
55 |
3 |
|
70 |
4 |
|
Охлаждение | |
|
58 |
3 |
|
50 |
2,5 |
|
42 |
2 |
|
36 |
1,5 |
|
28 |
1 |
DT(K) Вычисляем постоянную термопары по зависимости = с помощью метода наименьших квадратов. При этом уравнение линейной регрессии имеет вид:
,
где А – угловой коэффициент наклона прямой проходящей через начало координат. Этот коэффициент находится по формуле:
, здесь 
2. По формуле (11) находим отношение концентрации электронов в металлах спая термопары:
Расчёт погрешностей
1. Погрешность определения углового коэффициента DA находится из соотношения:
2. Расчёт погрешности 
осуществляется как расчёт погрешности косвенного измерения, в результате чего получается формула:
Расчет погрешности 
Вопросы:
1. Что такое работа выхода электронов и из металла?