Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 15
Текст из файла (страница 15)
П. Орловой !13!. На базе этих работ в ряде стран были установлены национальные шкалы в области 13,8 — 90 К. В СССР практическая температурная шкала в области от тройной точки водорода до точки кипения кислорода введена с 1% И 1967 г. (ГОСТ 12442-66). Для реализации практических температурных шкал, воспроизводящих единицу температуры в интервалах от 1,5 до 4,2 К и от 4,2 до 13,81 К, во ВНИИФТРИ были созданы [!31, а 1оссгандартом СССР утверждены Государственные специальные эталоны единиц температуры для диапазонов от 1,5 до 4,2 К и от 4,2 до 13,81 К (ГОСТ 8.078-73 и ГОСТ 8.084-73).
В настоящее время в применяемых в СССР практических температурных шкалах область низких температур расширена до 0,01 К (см. $ 2-2). Одновременно с проведением исследований в области низких температур проводились работы по пересмотру МПТШ-48 (Редакция 1960 г.). Международным комитетом мер и весов в октябре 1968 г. была принята новая Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68). В ней (9 2-2) расширена область низких температур до тройной точки водорода и произведены уточнения шкалы МПТ!!1-48 в области от 182,97 до 1063'С.
В зарубежной литературе наряду с выражением температуры в кельвинах (К) и градусах Цельсия ('С) используется иногда градус Фаренгейта ('Р) и градус Ренкина ('Ка). Следует иметь в виду, что раныпе градус Фаренгейта был характерен для шкал ртутно- стеклянных термометров, а в данное время, так же как и градус Цельсия, он обозначаег, что температура выражена по МПТШ, но с друтим числовым значением. Пересчет числовых значений температуры, выраженной в градусах одной шкалы, в градусы другой производят по следующим формулам: п'С=пК вЂ” 273,!5=;-(п'Р— 32) = — п'Ка — 273,15; и пК = и 'С+ 2?3, 15 =- -- п 'Р+ 255,37 = — а 'К а.
2-2. Практические температурные шкалы В СССР с 1/1 1976 г. установлены практические температурные шкалы, предназначенные для обеспечения единства измерений температуры от 0,01 до 100 000 К, и методы их осуществления (ГОСТ 8.157-75). Эти температурные шкалы установлены с учетом рекомендации Международного комитета мер и весов и его Консультативного комитета по термометрии. Рассматриваемые ниже практические температурные шкалы образуют единую систему температурных шкал, непрерывную от 0,01 до 1-10' К, реализуемых различными методами.
При этом они установлены таким образом, что температуры, измеренные по ним, близки к термодинамическим температурам. Единицей температуры по практическим температурным шкалам, установленным ГОСТ 8.157-75, так же как и единицей термодннамической температуры, является кельвин (К), вместо прежнего наименования градус Кельвина. Допускается применение единицы температуры — градус Цельсия ('С). Между температурой Т, выраженной в кельвинах, и температурой г, выраженной в градусах Цельсия, усгановлено соотношение (2-2-!) где Т, = 273,15 К. Единица кельвин определена как ! 7273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Градус Цельсия равен кельвину. Температурные разности (интервалы) выражаются в кельвинах, но могут быть выражены также в градусах Цельсия вместо ранее применявшегося обозначения град (дгя).
Методы воспроизведения практических температурных шкал, рассматриваемых ниже, определяют требования к средствам измерений, входящим в состав государственных эталонов для соответствующих диапазонов температуры. Температурная шкала термометра магнитной восприимчивости Т$ЯТМВ. Эта температурная шкала, основанная на зависимости магнитной восприимчивости 7 термометра из церий-магниевого нитрата от температуры 7', устанавливается для диапазона температур от 0,01 до 0,8 К. Зависимость у =- ! (Т) выражается законом Кюри: т =-- С/7, (2-2-2) где С вЂ” константа, определяемая градуировкой магнитного термометра. Температурная шкала зНе 1962 г.
Эта шкала, основанная на зависимости давления р насыщенных паров изотопа гелия -3 от температуры 7', устанавливается для диапазона температур от 0,8 до 1,5 К. Эта зависимость выражается уравнением 1п р = 2,24846 — ' + 4,80386— — 0,2860017'+0,198608Т' — 0,05022377'а+0,005054867ч, (2-2-3) где р давление в.мм рт. ст. при 0 С и ускорении свободного падения, равном 9,80665 м(с'.
Температурная шкала 'Не 1958 г., основанная на зависимости давления р насыщенных паров изотопа гелия-4 от температуры Т, устанавливается для диапазона температур от 1,5 до 4,2 К. Зта зависимость представлена в табличной форме (ГОСТ 8.157-75), Температурная шкала германиевого термометра сопротивления ТШГТС. Шкала ТШГТС, основанная на зависимости электрического сопротивления 7( германиевого термометра от температуры Т, устанавливается для диапазона температур от 4,2 до 13,81 К. Зависимость К = ) (Т) выражается соотношением в=а )пав= ~',Л,()йту, (2-2-4) с=.
о где А; — константы, определяемые градунровкой германиевого термометра сопротивления по газовому термометру. Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68) устанавливается для температур от 13,81 до 6300 К. Температурная шкала МПТШ-68 основана на ряде воспроизводимых равновесных состоянии, которым присвоены точные значения температур основных реперных (постоянных) точек, и на эталонных приборах, градуированных при этих температурах. В интервалах между температурами постоянных точек интерполяцию осуществляют по формулам, устанавливающим связь между показателями эталонных приборов и значениями температуры.
Основные реперные точки реализуются как определенные состояния фазовых равновесий некоторых чистых веществ. Равновесные состояния и приписанные им значения температуры приведены в табл. 2-2-1. Для температур от 13,81 до 903,89 К (от 259,34 до 630,74"С) в качестве эталонного прибора применяют платиновый термометр сопротивления. Для области температур ниже 0'С соотношение между сопротивлением термометра и температурой определяют стандартной функцией и специальными уравнениями для вычисления поправок к этой функции согласно ГОСТ 8.157-75. Для области от 0 до 630,74'С соотношение между сопротивлением термометра и температурой выражается двумя уравнениями в форме полиномов (гл.
5). Для температур от 630,74 до 1064,43'С в качестве эталонного прибора применяют термоэлектрический термометр с электродами из платинородня (10% родня) и платины. Соотношение между термо-э. д. с. и температурой выражается уравнением второй степени (гл. 4). Для температур от 1337,58 К до 6300 К (от 1064,43 до 6026,85'С) температуру определяют в соответствии с законом излучения Планка (гл. 7).
Температурная шкала пирометра микроволнового излучения (ТШПМИ). ТШПМИ, основанная на зависимости спектральной плотности энергии излучения Е (Т) черного тела от температуры Т в микроволновом диапазоне излучения, устанавливается для диапазона температур от 6300 до 100 000 К. Эта зависимость выражается уравнением 7. (7)/ЦТ(Ац)1=77Т(Ац), (2-2-5) Таблица 2-2-1 Основные реперные (постоянные) точки МПТШ-68 - Значение температуры Состояние фазового равновесия — '259,34 13,81 Равновесие между твердой, жидкой н парообтазной фазами равновесяого водорода (тройная очка равновесного водорода) Ранновесие меигду жидкой н парообразной разами равновесного водорода при давлении )3,330 кПа (250 мм рт, ст.) — 256(108 1 7,042 Равновесие между жидкой и парообразиой 'раааыи равновесного водорода (точка пиления тавновесного водорода) — 252,87 20,28 Равновесие между жидкой н парообразной разами неона (точка кипения неона) 27,102 Равновесие между твердой, жидкой и парообтачной фазами кислорода (тройная точка кисло.
тода) — 218,789 Равновесие между ип(лкой и парообрааной разами кислорода (точка кипения кислорода) — ! 82„962 90,!88 Равновесие между твердой. жидкой н парообразной фазами воды (тройная точка води) 0,01 273,16 Равновесие ыежду жидкой и парообразной )тазами воды (точка кипения воды) 373,15 Равновесие между тнердой и жядкой фазаын !инки (точка затвердевания цинка) 692,73 961,93 1235,08 Равновесие между твердой и жидкой фазамн :еребра (точка аатвердевания серебра) 1337,58 Равновесие между твердой и жидкой фазамн толота (точка затвердевання золота) П р и меч а н и я: 1. Значения темнератур даны для состояния равновесия нри давлении а, Равном 1О1,325 кпа (7ОО им рт.
ст.1, ва нсключевиеч тронных точек в точки 17,оет к. 2. состояние равновесия между твердое н жнднон фалами олова (точка аапжРдеаанпя улова! имеет аначемне 1= 231,аба1'С и может быть использовано вместо точки кипения иды„ где й (Т) и й (Т (Ап)) спектРальнаЯ плотность энеРгии излУче.иия черного тела в диапазоне микроволнового радиоизлучения при температуре Т и в точке затвердевания золота Т (Ац). для построения температурной шкалы по микроволновому излучению используют тепловое излучение с длинами волн более 1 мм.
Передача размера единицы температуры, а вместе с тем и практических температурных шкал от эталонов образцовым средствам измерений н от них рабочим средствам измерений с указанием погрешностей, производится в соответствии с поверочными схемами (ГОСТ 8.082-73, ГОСТ 8.083-73 и др.). В поверочных схемах указаны также основные методы поверки средств измерений температуры. ГЛАВА ТРЕТЬЯ ТЕРМОМЕТРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА РАСШИРЕНИИ И ИЗМЕНЕНИИ ДАВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ВЕЩЕСТВА 3-1. Термометры стеклянные жидкостные Основные сведения. Термометры стеклянные жидкостные применяются для измерения температур в области от — 200 до +750'С.
Несмотря на то, что кроме стеклянных жидкостных термометров имеется ряд других приборов для измерения температур, удовлетворяющих в большой степени требованиям современной техники контроля технологических процессов, все же стеклянные термометры получили большое распространение как в лабораторной, так н в промышленной практике вследствие простоты обращения, достаточно высокой точности измерения и низкой стоимости. Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на тепловом расширении термомегрической жидкости, заключенной в термометре.
При этом, очевидно, показания жидкостного термометра зависят не только от изменения объема термометрической жидкости, но также и ст изменения объема стеклянного резервуара, в котором находится эта жидкость. Таким образом, наблюдаемое (видимое) изменение объема жидкости преуменьшено на размер, соответственно равный увеличению объема резервуара (и частично капилляра). Для заполнения жидкостных термометров применяют ртуть, толуол, этиловый спирт, керосин, петролейный эфир, пентан и т д.
Область их применения, а также значения коэффициентов действительного и видимого расширения жидкостей приведены в табл. 3-1-1. Нз жидкостных термометров наибольшее распространение полу"или ртутные. Они обладают рядом преимуществ благодаря существенным достоинствам ртути, которая не смачивает стекла, сравнительно легко получается в химически чистом виде и при нормальном атмосферном давлении остается жидкой в широком интервале температур (от 38,87 до +356,58'С). Следует также отметить, Таблица 3-1.1 Термометрические жидкости Возможиые пределы применения.
С средний козффициевт обьемн зго теплового расынрення К вЂ” ' веркина действительный видимый нижний 0,00016 0,00107 0,00103 0,00093 0,00150 0,00090 0,00018 0,00109 0,00105 0,00095 0,00152 0,00092 7510 200 70 300 25 20 — 35 — 90 — 80 — 60 — 120 — 200 Принечавая. 1, Когффицнент видимого расширения ртути в термометрическом бзросалвкатном стекле составляет О,Ою164 к — ', а в кварцевом стекле Охм116 к '. 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
