Ústav fyziky a technologií plazmatu
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. Naměřené hodnoty zapisujete přímo do počítače.
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.
čidlo č. 1 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
1
čidlo č. 2 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
čidlo č. 3 (graf s proloženou lineární závislostí nalepte zde)
2
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:
černá polovina lesklá polovina
kontaktní teplota tK,C = ◦C TK,C = K tK,L = ◦C TK,L = K
IR teploměr tIR,C = ◦C TIR,C = K tIR,l = ◦C TIR,L = K
emisivita vypočtená 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 = ◦C TC = K tL = ◦C TL= K
nastavená emisivita εnast,C = εnast,L =
Vysvětlení a komentáře k experimentu:
3
Problematika měření nízkých teplot
Měření chlazené měděné desky:
čistý kov bez jinovatky s jinovatkou
kontaktní teplota tK,B = ◦C TK,B = K tK,S = ◦C TK,S = K
IR teploměr tIR,B = ◦C TIR,B = K tIR,S = ◦C TIR,S = K
IR teploměr+miska tIR+M,B = ◦C TIR+M,B = K tIR+M,S = ◦C 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 = ◦C TK,led = K vypočtená emisivita
IR teploměr tIR,led = ◦C TIR,led = K → εIR,led =
T4
IR,led
T4
K,led
=
IR teploměr, miska tIR+M,led = ◦C → TIR+M,led = K → εIR+M,led =
T4
IR+M,led
T4
K,led
=
Emisivita ledové tříště, barva ledu, vysvětlení a komentáře k experimentu:
Měření IR teploměrem přes okénko
materiál tIR,O [◦C ] tIR,V[◦C] TIR,O [K] TIR,V[K] T =
T4
IR,O
T4
IR,V
4
Měření přes okénko s korekcí na záření okénka. Pro jeden materiál - sklo
1. teplota pozadí změřená IR teploměrem s okénkem při pohledu na chladný objekt
tIR,P = ◦C, TIR,P = K.
2. teplota vařiče změřená IR teploměrem přímo TIR,V a přes okénko TIR,O
3. Propustnost okénka vypočtená podle vztahu T =
T4
IR,O−T4
IR,P
T4
IR,V
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
Srovnání teplotních vodivostí různých kovů
1. Seřaďte použité kovy podle teplotní vodivosti od nejvodivějšího k nejhůře vodivému.
hliník měď železo mosaz
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.
5
2. Teplota tuhnutí pro je rovna tT = ◦C.
Popište způsob, jak tuto teplotu z naměřené závislosti odečíst:.
3. Jak by vypadala závislost teploty na čase při tání 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