BÀI TIỂU LUẬN DỤNG CỤ ĐO NHIỆT ĐỘ SVTH ĐOÀN THỊ HẠNH

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

BÀI TIỂU LUẬN Dụng cụ đo nhiệt độ

Sinh viên thực hiện: Đoàn Thị Hạnh

n

: 1074140031

hơ

Mã sinh viên

G

oo

gl

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

m

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Q uy

N

Lớp: CĐĐH Hóa 1 –K10

1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

MỞ ĐẦU Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ.

Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ (Ví dụ: bầu đựng thủy ngân hoặc rượu trong nhiệt kế) và phầnhiển thị kết quả (Ví dụ: thang chia vạch trên nhiệt kế).

n

Các loại nhiệt kế trong công nghiệp thường dùng thiết bị điện tử để biểu thị kết quả

hơ

như máy vi tính.

Q uy

N

Nhiệt kế điện tử thường dùng lắp ở một số bảng đồng hồ treo tường kiểu Lịch Vạn niên, trong các máy đo nhanh của y học,... thì dùng cảm biến bán dẫn, biến đổi tín

m

hiệu tương tự sang số (ADC) và hiện số liệu.

Kè

Từ lâu người ta đã biết rằng tính chất của vật chất có liên quan mật thiết tới mức độ

ạy

nóng lạnh của vật chất đó. Nóng lạnh là thể hiện tình trạng giữ nhiệt của vật và

D

mức độ nóng lạnh đó được gọi là nhiệt độ. Vậy nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho

m /+

trạng thái nhiệt, theo thuyết động học phân tử thì động năng của vật E = 3/2 KT. Trong đó K- hằng số Bonltzman.

e.

co

E - Động năng trung bình chuyển động thẳng của các phân tử

gl

T - Nhiệt độ tuyệt đối của vật .

oo

Theo định luật 2 nhiệt động học: Nhiệt lượng nhận vào hay tỏa ra của môi chất trong chu trình Cácnô tương ứng với nhiệt độ của môi chất và có quan hệ

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Những vấn đề chung về đo nhiệt độ 1 2 = 2 1 Vậy khái niệm nhiệt độ không phụ thuộc vào bản chất mà chỉ phụ thuộc nhiệt lượng nhận vào hay tỏa ra của vật. Muốn đo nhiệt độ thì phải tìm cách xác định 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

đơn vị nhiệt độ để xây dựng thành thang đo nhiệt độ (có khi gọi là thước đo nhiệt độ, nhiệt giai ). Dụng cụ dùng đo nhiệt độ gọi là nhiệt kế, nhiệt kế dùng đo nhiệt độ cao còn gọi là hỏa kế. Quá trình xây dựng thang đo nhiệt độ tương đối phức tạp.

Từ năm 1597 khi xuất hiện nhiệt kế đầu tiên đến nay thước đo nhiệt độ thường dùng trên quốc tế vẫn còn những thiếu sót đòi hỏi cần phải tiếp tục nghiên cứu

G

oo

gl

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

m

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Q uy

N

hơ

n

thêm.

3

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ DỤNG CỤ ĐO

Kè

m

Q uy

N

hơ

n

Lịch sử

oo

gl

e.

co

m /+

D

ạy

Nhiệt kế của Galileo

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Các loại nhiệt kế khác nhau sản xuất vào thế kỷ 19 Nhiều nhà phát minh đã ghi công vào việc sáng tạo ra nhiệt kế như Avicenna, Cornelius Drebbel, Robert Fludd, Galileo Galileihay Santorio 4

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Santorio. Nhiệt kế không phải là kết quả của một phát minh duy nhất, mà nó phải trải qua quá trình phát triển.

Philo và Hero of Alexandria biết một nguyên tắc là đối với một số chất, đặc biệt là không khí, sẽ co và dãn khi thay đổi nhiệt độ. Cơ chế này sau đó được dùng để chỉ thị nhiệt độ không khí với một ống và mực nước bên trong được điều khiển bởi sự

n

co và dãn của không khí. Các thiết bị này được phát triển bởi Avicenna vào thế kỷ

hơ

11, và nhiều nhà khoa học khác ở châu Âu vào thế kỷ 16 và thế kỷ 17, đặc biệt là

N

Galileo Galilei.

Q uy

Một bản vẽ rõ ràng đầu tiên của nhiệt kế được xuất bản vào năm 1617 là của Giuseppe Biancani: trong bản vẽ này có thang đo và sau đó cấu tạo thành nhiệt

m

kế bởi Robert Fludd vào năm 1638. Đây là một ống thẳng đứng với một bầu đặt ở

Kè

phía trên và phía dưới nhúng vào nước. Mực nước bên trong ống được điều khiển

ạy

bởi sự co giãn không khí, vì vậy chúng ta còn gọi nó là nhiệt kế không khí. Người

D

đầu tiên đặt thang đo vào nhiệt kế có thể là nhiều người khác nhau như Francesco

m /+

Sagredohay Santorio Santorio từ khoảng năm 1611 đến 1613.

co

Các dụng cụ trên mắc phải một nhược điểm là nó đồng thời cũng là một áp kế,

e.

nghĩa là nó nhạy cảm với sự thay đổi áp suất không khí. Vào khoảng năm 1654,

gl

Ferdinando II de' Medici, đại công tước của Tuscany đã chế tạo nhiệt kế theo kiểu

oo

hiện đại bằng cách hàn kín phần ống với bầu chứa chất lỏng, do đó không bị ảnh hưởng bởi áp suất không khí và chỉ phụ thuộc vào sự giãn nở của chất lỏng. Nhiều

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

nhà khoa học khác đã thử nghiệm với những loại chất lỏng khác nhau và thiết kế ra nhiệt kế.

Tuy nhiên, mỗi nhà phát minh và mỗi loại nhiệt kế không tuân theo một chuẩn chung nào. Vào năm 1665, Christiaan Huygens đề nghị dùng điểm nóng chảy và điểm sôi của nước làm chuẩn, và vào năm 1694 Carlo Renaldini đưa ra đề nghị dùng nó như các điểm cố định trên tất cả các thang đo. Vào năm 1701, Isaac 5

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Newton đưa ra một thang đo có 12 độ giữa điểm nóng chảy của nước và nhiệt độcơ thể. Cuối cùng vào năm 1724, Daniel Gabriel Fahrenheit tạo ra một thang nhiệt độ mà hiện nay (với một số thay đổi nhỏ) là thang Fahrenheit. Ông có thể làm như vậy vì ông sản xuất nhiệt kế dùng thủy ngân (có hệ số co giãn cao) đầu tiên và chất lượng của nhiệt kế có thể thể hiện thang chia nhỏ hơn và sản xuất dễ dàng hơn, dẫn đến việc sử dụng rộng rãi. Vào năm 1742, Anders Celsius đề nghị thang đo với 0 ở

hơ

n

điểm nóng chảy của nước đá, và 100 ở điểm sôi của nướcvà hiện nay gọi là

N

thang Celsius với thang đo đặt ngược lại.

Q uy

Vào năm 1866, ngài Thomas Clifford Allbutt phát minh ra nhiệt kế y tế có thể đưa ra nhiệt độ cơ thể chỉ sau 5 phút thay vì 20 phút như trước đó.

Kè

•

m

Các loại nhiệt kế

Nhiệt kế chất lỏng: hoạt động trên cơ sở dãn nhiệt của các chất. Các chất lỏng

ạy

sử dụng ở đây phổ biến là thủy ngân, rượu màu, rượu etylic (C2H5OH), pentan

•

m /+

D

(C5H12), benzen toluen (C6H5CH3)...

Nhiệt kế điện: Dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng các đặc tính điện hoặc từ phụ

co

thuộc nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều kim

e.

loại, hoặc sự thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ.

Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biến thiên điện trở của

gl

•

oo

chất bán dẫn, bán kim hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi; đặc tính loại này có độ chính xác cao, số chỉ ổn định, có thể tự ghi và truyền kết quả đi xa. Nhiệt kế

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

điện trở bằng bạch kim đo được nhiệt độ từ 263 °C đến 1.064 °C; niken và sắt tới 300 °C; đồng 50 °C - 180 °C; bằng các chất bán dẫn để đo nhiệt độ thấp (0,1°K – 100°K). Để đo nhiệt độ thấp, người ta áp dụng loại nhiệt kế ngưng tụ, nhiệt kế khí, nhiệt kế từ.

6

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nhiệt kế điện tử dùng trong y khoa •

Nhiệt kế bán dẫn: Dùng cảm biến nhiệt là một linh kiện bán dẫn nhóm Điốt Zener (ví dụ Precision Temperature Sensor LM335có hệ số 10 mV/°K, có ở

hơ

n

chợ Nhật Tảo, Tp. Hồ Chí Minh), biến đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) và

N

hiện số liệu. Nó có mặt trong các máy đo nhanh của y tế, trong đồng hồ điện tử

Q uy

treo tường có Lịch Vạn niên,... Trong đo nhiệt độ môi trường đất, nước, không

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

khí,... cũng đang dùng cảm biến nhiệt bán dẫn với vỏ thích hợp để dẫn nhiệt

m

nhanh. Dải nhiệt độ làm việc do mạch điện tử xác định, tức là cao nhất vào cỡ

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

80 đến 120 °C.

gl

Nhiệt kế hiện số.

Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của

oo

•

G

các vật nóng

Nhiệt kế chuyên dụng •

Nhiệt kế đảo: đo nhiệt độ nước biển ở các tầng có độ sâu khác nhau. Nhiệt kế đảo có cấu tạo đặc biệt, thắt hẹp ở gần bầu thuỷ ngân. Đặt nhiệt kế này ở độ sâu cần đo, cột thủy ngân sẽ ngắt khỏi bầu, khi kéo nhiệt kế đảo lên thành tàu, nhiệt kế chỉ nhiệt độ đã đo được ở độ sâu đó.

7

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

•

Nhiệt kế độ sâu, còn được gọi là nhiệt kế sâu hay nhiệt kí đo sâu, đo phân bố nhiệt độ theo độ sâu, ứng dụng trong hải dương học. Nhiệt kế độ sâu sử dụng bộ cảm biến bằng thủy ngân hoặc dầu xilen.

•

Nhiệt kế tiếp điểm: dụng cụ đo và khống chế nhiệt độ tự động theo nguyên lí đóng mở mạch khi chất lỏng trong dụng cụ tiếp xúc hoặc không tiếp xúc

n

với tiếp điểm của mạch điều khiển. Nhiệt kế tiếp điểm thường sử dụng cho các

Cao kế điểm sôi: Nhiệt kế chuyên để đo các nhiệt độ cao như điểm sôi của các

N

•

hơ

lò và tủ sấy với nhiệt độ thấp hơn 500 °C.

Nhiệt biểu thường hay còn gọi là nhiệt ký thường, là một dụng cụ khí tượng

m

•

Q uy

chất lỏng

Kè

thủy văn dùng để đo nhiệt độ tại thời điểm quan trắc. Nó thuộc loại nhiệt biểu chất lỏng. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi thể tích chất lỏng trong bầu cảm

ạy

ứng cũng thay đổi, đẩy chất lỏng dâng lên hoặc hạ xuống trong ống vi quản.

D

Căn cứ vào mực trên của cột chất lỏng trong ống vi quản ta có thể xác định

m /+

được nhiệt độ tại tới điểm đó nhờ thang chia độ.

Vỏ bảo vệ: Làm bằng thủy tinh

•

Bầu cảm ứng: Là bộ phận cảm ứng với nhiệt độ của môi trường, có chứa

e.

co

•

•

oo

gl

chất lỏng là rượu hoặc thủy ngân (còn gọi là chất cảm ứng). Ống vi quản: Bộ phận thể hiện sự thay đổi của chất cảm ứng. Ống vi quản là ống thủy tinh rỗng, một đầu bịt kín, đầu kia hở thông với bầu cảm ứng.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

•

Thang chia độ: Chia thành các vạch, để đánh dấu mức độ thay đổi của chất cảm ứng, thường chia theo hệ bách phân, vạch cao nhất là nhiệt độ khi nước nguyên chất bắt đâu sôi, vạch thấp nhất là nhiệt độ khi nước nguyên chất bắt đầu đóng băng.

8

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ DỤNG CỤ ĐO TRONG QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ I.Nhiệt kế giãn nở Thể tích và chiều dài của một vật thay đổi tùy theo nhiệt độ và hệ số dãn nở của vật đó. Nhiệt kế đo nhiệt độ theo nguyên tắc đó gọi là nhiệt kế kiểu dãn

n

nở. Ta có thể phân nhiệt kế này thành 2 loại chính đó là : Nhiệt kế dãn nở

hơ

chất rắn (còn gọi là nhiệt kế cơ khí) và nhiệt kế dãn nở chất nước.

Q uy

N

1. Nhiệt kế giãn nở chất rắn

Thường có hai loại: gốm và kim loại, kim loại và kim loại.

m

- Nhiệt kế gốm - kim loại(Dilatomet): gồm một thanh gốm (1) đặt trong ống kim

Kè

loại (2), một đầu thanh gốm liên kết với ống kim loại, còn đầu A nối với hệ thống

ạy

truyền động tới bộ phận chỉ thị. Hệ số giãn nở nhiệt của kim loại và của gốm là αk

D

và αg. Do αk > αg, khi nhiệt độ tăng một lượng dt, thanh kim loại giãn thêm một

m /+

lượng dlk, thanh gốm giãn thêm dlg với dlk>dlg, làm cho thanh gốm dịch sang phải. Dịch chuyển của thanh gốm phụ thuộc dlk - dlg do đó phụ thuộc nhiệt độ.

co

- Nhiệt kế kim loại - kim loại: gồm hai thanh kim loại (1) và (2) có hệ số giãn nở

e.

nhiệt khác nhau liên kết với nhau theo chiều dọc. Giả sử α1 > α2 , khi giãn nở nhiệt

oo

gl

haithanh kim loại cong về phía thanh (2). Dựa vào độ cong của thanh kim loại để xác định nhiệt độ. Nhiệt kế giãn nở dùng chất rắn thường dùng để đo nhiệt độ dưới 700 0C.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Nguyên lý đo nhiệt độ là dựa trên độ dãn nở dài của chất rắn.

Lt = Lto [ 1 + α ( t - to ) ] Lt và Lto là độ dài của vật ở nhiệt độ t và to α - gọi là hệ số dãn nở dài của chất rắn 9

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Các loại : + Nhiệt kế kiểu đũa :

Kè

m

Q uy

N

hơ

n

Cơ cấu là gồm : 1 ống kim loại có α1 nhỏ và 1 chiếc đũa có α2 lớn

+ Kiểu bản hai kim loại (thường dùng làm rơle trong hệ thống tự động đóng

D

ạy

ngắt tiếp điểm).

m /+

Hệ số dãn nở dài của một số vật liệu Hệ số dãn nở dài α (1/độ) 0,238 . 104 ÷ 0,310 . 104

oo

gl

Nhôm Al

e.

co

Vật liệu

Đồng Cu

0,183 . 104 ÷ 0,236 . 104

Cr - Mn

0,123 . 104

Thép không rĩ

0,009 . 104

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

10

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

0,00001 . 104

Hợp kim Inva (64% Fe & 36% N)

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

m

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Q uy

N

hơ

n

*. Nhiệt kế lò xo

oo

gl

- Cấu tạo

+ Bao nhiệt làm bằng thép không hàn, bằng đồng thau đầu dưới bịt kín

G

đầu trên nối với ống nhỏ đường kính khoảng 6 mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm bằng ống thép hay đồng đường kính trong bằng 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m. Phía ngoài ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn bằng kim loại hoặc ống cao su để bảo vệ). + Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 550oC và áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số chỉ thị hoặc tự ghi có thể chuyển tín hiệu xa đến 60 m.

11

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

+ Chính vì 2 kim loại độ giãn nở khác nhau nên khi nhiệt độ thay đổi chúng sẽ bị uốn cong về một bên (kim loại nào có độ giãn nở do sự thay đổi nhiệt thấp hơn thì uốn cong về bên đó). Lá kim loại có 1 đầu được cố định vào thành ống bảo vệ và đầu còn lại được cố định vào trục được thiết kế truyền động với kim chỉ thị của đồng hồ. Khi nhiệt độ thay đổi hai lá kim loại có độ giãn nở khác nhau làm xoay trục kimchỉ thị. Tất cả

hơ

n

chuyển động này được tính toán hợp lý để kim chỉ thị chỉ đến vạch nhiệt độ đo được chính xác. Với mong muốn giảm được sự ảnh hưởng hóa học

Q uy

N

và tác động rung từ môi trường nên ngoài nên hai lá kim loại được thiết kế xoắn lại theo dạng lò xo đặt bên trong một ống bảo vệ bằng kim loại,

m

thông thường là thép không gỉ. Ưu điểm : nhỏ gọn ,dễ sử dụng .

-

Nhược điểm :Không thể đặt nhiệt kế trong phạm vi chặt hẹp

-

Hạn chế sử dụng :

D

m /+

• Không gian tiếp xúc nhiệt

ạy

Kè

-

• Trong môi trường chất lỏng

co

• Trong môi trừng khí động

e.

- Thao tác sử dụng:

gl

• Kiểm tra nhiệt kế

oo

• Cho nhiệt kế vào dung dịch cần đo • Quan sát và đọc kết quả

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2. Nhiệt kế giãn nở chất lỏng

Nguyên lý: tương tự như các loại khác nhưng sử dụng chất lỏng làm môi chất (như Hg , rượu ) Cấu tạo: Gồm ống thủy tinh hoặc thạch anh trong đựng chất lỏng như thủy ngân hay chất hữu cơ.

12

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

n hơ N

Q uy

Tuy Hg có α không lớn nhưng nó không bám vào thủy tinh khó bị ôxy hóa, dễ chế tạo, nguyên chất, phạm vi đo nhiệt độ rộng.

Kè

m

ở nhiệt độ < 200 oC thì đặc tính dãn nở của Hg và t là quan hệ đường thẳng nên nhiệt kế thủy ngân được dùng nhiều hơn các loại khác.

ạy

Nhiệt kế thủy ngân nếu đo nhiệt độ < 100 oC thì trong ống thủy tinh không cần nạp

m /+

D

khí, khi đo ở nhiệt độ cao hơn và nhất là khi muốn nâng cao giới hạn đo trên thì phải nâng cao điểm sôi của nó bằng cách nạp khí trơ (N2) vào.

co

- Nếu nạp N2 với áp suất 20 bar thì đo đến 500 oC

gl

e.

- Nếu nạp N2 với áp suất 70 bar thì đo đến 750 oC

oo

Người ta dùng loại này làm nhiệt kế chuẩn có độ chia nhỏ và thang đo từ 0 ÷ 50° ; 50 ÷ 100 o và có thể đo đến 600 oC.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ưu điểm : đơn giản rẻ tiền sử dụng dễ dàng thuận tiện khá chính xác.

Nhược điểm : độ chậm trễ tương đối lớn, khó đọc số, dễ vỡ không tự ghi số đo phải đo tại chỗ không thích hợp với tất cả đối tượng (phải nhúng trực tiếp vào môi chất).

Phân loại : Nhiệt kế chất nước có rất nhiều hình dạng khác nhau nhưng : 13

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

+ Xét về mặt thước chia độ thì có thể chia thành 2 loại chính : - Hình chiếc đũa

m /+

D

ạy

Kè

m

Q uy

N

hơ

n

- Loại thước chia độ trong

+ Xét về mặt sử dụng thì có thể chia thành các loại sau:

e.

co

- Nhiệt kế kỹ thuật :

gl

khi sử dụng phần đuôi phải cắm ngập vào môi trường cần đo (có thể hình thẳng

oo

hay hình chữ L). Khoảng đo - 30 ÷ 50°C ; 0 ÷ 50 ... 500 Độ chia : 0,5 oC , 1oC. Loại có khoảng đo lớn độ chia có thể 5 oC

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Nhiệt kế phòng thí nghiệm : có thể là 1 trong các loại trên nhưng có kích thước nhỏ hơn.

- Chú ý : Khi đo ta cần nhúng ngập đầu nhiệt kế vào môi chất đến mức đọc. * Loại có khoảng đo ngắn độ chia 0,0001 ÷ 0,02 oC dùng làm nhiệt lượng kế để tính nhiệt lượng.

14

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

* Loại có khoảng đo nhỏ 50 oC do đến 350 oC chia độ 0,1 oC. * Loại có khoảng đo lớn 750 oC đo đến 500 oC chia độ 2 oC. Ngoài ra : ta dùng nhiệt kế không dùng thủy ngân thang đo - 190 oC ÷100 oC và loại nhiệt kế đặc biệt đo đến 600 oC Trong tự động còn có loại nhiệt kế tiếp điểm điện. Các tiếp điểm làm bằng bạch

hơ

n

kim

Trong CN phải đặt nơi sáng sủa sạch sẽ ít chấn động thuận tiện cho đọc và vận

m /+

D

ạy

Kè

m

Q uy

N

hành.

Bao nhiệt phải đặt ở tâm dòng chất lỏng với độ sâu quy định.

co

- Nếu đường kính ống đựng môi chất lớn thì ta đặt nhiệt kế thẳng đứng.

e.

- Nếu đo môi chất có nhiệt độ và áp suất cao thì cần phải có vỏ bảo vệ.

oo

gl

+ Nếu nhiệt độ t < 150 oC thì ta bơm dầu vào vỏ bảo vệ. + Nếu nhiệt độ cao hơn thì ta cho mạt đồng vào.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

15

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

n hơ N Q uy m Kè ạy D m /+

oo

gl

e.

- Cấu tạo:

co

2.1 Nhiệt kế rượu:

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ Vỏ bảo vệ: Làm bằng thủy tinh

16

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

+ Bầu cảm ứng: Là bộ phận cảm ứng với nhiệt độ của môi trường, có chứa chất lỏng là rượu hoặc thủy ngân (còn gọi là chất cảm ứng). + Ống vi quản: Bộ phận thể hiện sự thay đổi của chất cảm ứng. Ống vi quản là ống thủy tinh rỗng, một đầu bịt kín, đầu kia hở thông với bầu cảm ứng. + Thang chia độ: Chia thành các vạch, để đánh dấu mức độ thay đổi của chất

n

cảm ứng, thường chia theo hệ bách phân, vạch cao nhất là nhiệt độ khi nước

hơ

nguyên chất bắt đâu sôi, vạch thấp

Q uy

N

- Công dụng:

+ Vì giới hạn đo của nhiệt kế rươu -20ᴼC - 50ᴼ nên thường được dùng để đo

m

nhiệt độ khí quyển, nhiệt độ nước…

Kè

+ Rượu là loại chịu lạnh giỏi, phải đến nhiệt độ -177ᴼC nó mới đông đặc

ạy

thành thể rắn. Ở những vùng giá rét, mùa đông có khi nhiệt độ xuống tới âm

m /+

- Cách sử dụng:

D

4000ᴼC, người ta thường phải dùng nhiệt kế rượu.

co

+ Chuẩn nhiệt kế bằng nước sôi (100ᴼC) và nước đá (0ᴼC). Nếu nhiệt kế cho

e.

kết quả không đúng thì ta đo và chia nhiệt độ tương ứng với 2 nhiệt độ trên.

gl

+ Nếu đo nhiệt độ chất lỏng, trước khi đo dùng đũa khuấy đều chất lỏng.

oo

Nếu đô nhiệt độ không khí để nhiệt kế ở trong môi trường không khí. + Đo nhiệt độc hất lỏng thì treo nhiệt kế vào giá.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ Chú ý, để phần bầu thủy ngân của nhiệt kế ngập trong lòng chất lỏng, ở khoảng giữa là tốt nhất. Tuyệt đối không để bầu thủy ngân vừa chạm chất lỏng cũng như chạm đáy cốc. + Quan sát độ tăng cột thủy ngân, đọc nhiệt độ. Cần chú ý tầm mắt khi đọc nhiệt độ.

17

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

n hơ

co

m /+

D

ạy

Kè

m

Q uy

N

2.2. Nhiệt kế thủy ngân:

e.

ư nhiệt kế rượu chỉ khác phần cảm biến nhiệt độ là thủy - Cấu tạo: giống như

gl

ngân.

oo

- Công dụng: Do nhiệt kế thủy ngân có giới hạn chịu nhiệt là -30ᴼC - 130ᴼC nên thường được dùng để đo nhiệt độ trong phòng thí nghiệm và nhiệt độ

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

cao.

III. Nhiệt kế giãn nở chất khí *. Nhiệt áp kế Dựa vào sự phụ thuộc áp suất m/c vào nhiệt độ khi thể tích không đổi Cấu tạo : 18

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

n hơ N Q uy

Bao nhiệt làm bằng thép không hàn, bằng đồng thau đầu dưới bịt kín đầu

m

trên nối với ống nhỏ đường kính khoảng 6 mm dài khoảng 300 mm, ống

Kè

mao dẫn làm bằng ống thép hay đồng đường kính trong bằng 0,36 mm có độ

ạy

dài đến 20 ÷ 60 m

m /+

ống cao su để bảo vệ).

D

Phía ngoài ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn bằng kim loại hoặc

co

Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 550oC và áp suất làm việc tới

e.

60kG/m2 cho số chỉ thị hoặc tự ghi có thể chuyển tín hiệu xa đến 60 m, độ

gl

chính xác tương đối thấp CCX = 1,6 ; 4 ; 2,5 một số ít có CCX = 1.

oo

Ưu - Nhược điểm : Chịu được chấn động, cấu tạo đơn giản nhưng số chỉ bị chậm trễ tương đối lớn phải hiệu chỉnh luôn, sửa chữa khó khăn.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Phân loại : Người ta phân loại dựa vào môi chất sử dụng, thường có 3 loại : a- Loại chất lỏng : dựa vào mới liên hệ giữa áp suất p và nhiệt độ t

p - po = ( t - to )

19

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

p, po ,t , to là áp suất và nhiệt độ chất lỏng tương ứng nhau. Chỉ số 0 ứng với lúc ở điều kiện không đo đạc, α : hệ số giản nỡ thể tích ξ : Hệ số nén ép của chất lỏng Chất lỏng thường dùng là thủy ngân có α = 18 .10-5. oC-1,

hơ

n

ξ = 0,4 .10-5cm²/kG

N

Vậy đối với thủy ngân t - to = 1 oC thì p - po = 45kG/ cm2

Q uy

Khi sử dụng phải cắm ngập bao nhiệt trong môi chất cần đo : sai số khi sử dụng khác sai số khi chia độ ( ứng điều kiện chia độ là nhiệt độ môi trường

Kè

m

20 0C).

ạy

b- Loại chất khí: Thường dùng các khí trơ : N2, He ...

m /+

α = 0,0365 oC-1

D

Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ xem như khí lý tưởng

co

c- Loại dùng hơi bão hòa:

e.

Ví dụ : Axêtôn (C2H4Cl2) Cloruaêtilen , cloruamêtilen số chỉ của nhiệt kế

gl

không chịu ảnh hưởng của môi trường xung quanh, thước chia độ không đều

oo

(phía nhiệt độ thấp vạch chia sát hơn còn phía nhiệt độ cao vạch chia thưa dần), bao nhiệt nhỏ : Nếu đo nhiệt độ thấp có sai số lớn người ta có thể nạp

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

thêm một chất lỏng có điểm sôi cao hơn trong ống dẫn để truyền áp suất.

Chú ý khi lắp đặt: - Không được ngắt riêng lẻ các bộ phận, tránh va đập mạnh - Không được làm cong ống mao dẫn đường kính chỗ cong > 20 mm - 6 tháng phải kiểm định một lần 20

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đối với các nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng môi chất là chất lỏng chú ý vị trí đồng hồ sơ cấp và thứ cấp nhằm tránh gây sai số do cột áp của chất lỏng gây ra.

Loại này ta hạn chế độ dài của ống mao dẫn < 25 m đối với các môi chất khác thủy ngân, còn môi chất là Hg thì < 10 m.

hơ

n

IV. Nhiệt kế điện tử:

co

m /+

D

ạy

Kè

m

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Q uy

N

Cặp nhiệt điện:

e.

Cấu tạo:

G

oo

gl

Phân loại:

21

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

n hơ N Q uy

m

Nguyên lý hoạt động:Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nống và đầu

Kè

lạnh của cặp nhiệt thì ở ngõ ra của thermocouple sẽ xuất hiện sức điện động

oo

gl

e.

co

m /+

D

liệu dùng chế tạo cảm biến.

ạy

e phụ thuộc vào sựchênh lệch nhiệt độ và phụ thuộc vào bản chất của vật

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ưu điểm : bền , đoo nhiệt độ cao, cấu tạo đơn giản, chịu được va đập, khoảng đo nhiệt độ rộng, rẻ tiền, đáp ứng nhanh, đa dạng.

22

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Nhược điểm : nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số . Độ nhạy không cao , ít ổn định, điện áp thấp , cần điểm tham chiếu Thường dùng trong : lò nhiệt, môi trường khắc nghiệt , đo nhiệt nhớt máy nén , đo nhiệt độ khí V. kết luận

n

Nhiệt độ phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, thể hiện hiệu suất máy nhiệt,

N

Q uy

đảm bảo yêu cầu thiết bị và nhu cầu sản xuất.

hơ

là nhân tố ảnh hưởng đến truyền nhiệt vì thế phải đo và khảo sát nhiệt độ để

Vậy phải chọn dụng cụ đo nhiệt độ phù hợp với yêu cầu thiết bị để cho

oo

gl

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

m

hiệu quả cao và kết quả chính xác.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

23

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

oo

gl

e.

co

m /+

D

ạy

Kè

m

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Q uy

N

hơ

n

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

24

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định