4-Ámeliy shınıǵıw

4-Ámeliy shınıǵıw. Termoparalarni ólshew aljasıqların kemeytiw usılların úyreniw.
Temperatura — texnologiyalıq processlerdiń zárúrli parametri bolıp, ámelde de tómen, da joqarı temperaturalar menen jumıs kóriwge tuwrı keledi.
Denesiiń temperaturası molekulalardıń ıssılıq háreketinen payda bolatuǵın ishki kinetik energiyası menen belgilenetuǵın qızdırılǵanlıq dárejesi arqalı xarakterlenedi. Temperaturanı ólshew ámelde ekewinen birewiniń qızdırılıw dárejesi málim bolǵan eki.jismning qızdırılishini salıstırıwlaw járdemindegine múmkin boladı. Denelerdiń qızdırılǵanlıq dárejesin salıstırıwlawda olardıń temperaturaǵa baylanıslı bolǵan hám ańsatǵana ólshenerlik fizikalıq ózgesheliklerinen qandayda-birın ózgertiwden paydalanıladı.
Molekulalardıń ortasha kinetik energiyası hám ideal gaz temperaturası arasındaǵı baylanısıw tómendegi teńleme menen ańlatpalanadı :

Bul jerde, K. — 1, 380·10 -23 J·K-1, — Bolsman turaqlısı ; T — dene tolıq temperaturası, 0 K.
Eger denenin temperaturası túrlishe bolsa, olar bir-birine tiyip turǵanında energiyalerdiń teńlesuvi júz beredi: joqarılaw temperaturaǵa hám, sonday eken, molekulalarınıń kóbirek ortasha kinetik energiyasına iye bolǵan dene óz ıssılıǵın (energiyasın ) kemrek temperaturaǵa hám, sonday eken, molekulalarınıń kemrek ortasha kinetik energiyasına iye bolǵan denege beredi. SHunday etip, temperatura ıssılıq almaslaw, ıssılıq ótkeriw processleriniń de sapa, da mikdoriy táreplerin xarakterleytuǵın parametr bolıp tabıladı. Biraq temperaturanı tikkeley ólshew múmkin emes: onı jismning temperaturaǵa bir bahalı baylanıslı bolǵan qanday da basqa fizikalıq parametrleri boyınsha anıqlaw múmkin. Temperaturaǵa baylanıslı parametrlerge mısalı, kólem, uzınlıq, elektr qarsılıq, termoelektr jurgiziwshi kúsh, nurlanıwdıń energetikalıq ayqınlıǵı hám taǵı basqalar kiredi.
Temperatura o'lchaydigan ásbaptı 1598 jılda Galiley birinshi bolıp usınıs etken. Keyininen M. v. Lomonosov, Farengeytlar termometr islep shıǵıwǵan.
Ólshenip atırǵan temperaturanıń san ma`nisin tabıw ushın temperaturalar shkalasın ornatıw, yaǵnıy sanaq basın hám temperatura aralıǵınıń ólshem birligin tańlaw kerek.
Ximiyalıq taza elementlardıń ańsat tiklenetuǵın (tiykarǵı reper hám tayansh) qaynaw hám eriw noqatları menen shegaralanǵan temperatura oraligidagi qatar belgiler, temperatura shkalasın payda etedi. Bul temperaturalarǵa t' hám t'' bahalar berilgen. Ol halda ólshem birligi:

Bul jerde hám t" - ańsat tiklenetuǵın ózgermeytuǵın temperaturalar : n —, tayansh noqatlar arasındaǵı temperatura aralıǵı bólinetuǵın pútkil san.
Temperatura shkalasınıń teńlemesi:

Bul jerde, t' hám t" — elementnnng tayansh noqatları (760 mm sım. úst. basımında hám salmaqlıq kúshiniń 980, 665 sm/s2 tezleniwinde muzning eriw hám suwdiń kaynash temperaturaları ); υ' hám υ" —t', t" temperaturalardaǵı elementtıń (suyıqlıqtıń ) kólemi; υ — t temperatura daǵı elementtıń (suyıqlıqtıń ) kólemi.
Tábiyaatda kólemiy keńeyiwi hám temperaturası sızıqlı baylanısqan suyıqlıqlar bolmaydı. Sol sebepli, temperaturalardıń kórsetiwi termometrge salınatuǵın elementtıń (sınap, spirt hám basqalar ) tábiyaatına baylanıslı. Pán hám texnikanıń rawajlanıwı menen termometrge salınatuǵın elementtıń qandayda bir ózgesheligi menen baylanıspaǵan birden-bir temperatura shkalasın jaratıw zárúrshiligi payda boladı. 1848 jılda ingliz fizigi Kelvin termodinamikanıń ekinshi nızamı tiykarında jańa temperatura shkalasın dúziwdi usınıs etdi. Termodinamik temperaturalar shkalasınıń teńlemesi:

Bul jerde, Q100 hám Q0 — suwdiń qaynaw hám muzning eriw temperaturalarına uyqas ıssılıq mikdorlari; Q — T temperaturaǵa uyqas ıssılıq mikdori.
Ólshew hám salmaqlar boyınsha 1960 jılda ótkerilgen XI xalıq aralıq konferensiya qararlarında eki temperatura shkalası : Kelvin gradusı (0 K) ólshem birligi menen ólshenerlik termodinamik shkala hám Celsiy gradusı (°C) ólshem birligi menen ólshenerlik xalıq aralıq ámeliy shkalalardıń qollanıwı názerde tutılǵan. Kelvin termodinamik shkalasındaǵı tómengi noqat — tolıq nol noqat (K) bolıp, birden-bir. eksperimental tiykarǵı noqat bolsa suwdiń úshlıq noqatı bolıp tabıladı. Bul noqattıń san ma`nisi 273, 15 0 K. Suwdiń muz, suyıq, gaz fazalaridagi teń salmaqlılıq noqatı bolǵan suwdiń úshlıq noqatı muz eriw noqatınan 0, 01 K joqarılaw turadı. Termodinamik temperatura T hárıbi menen san bahaları bolsa 0 K menen ańlatpalanadı.
Ámeliy ólshewlerde isletiletuǵın xalıq aralıq ámeliy temperatura shkalası termodinamik shkala kórinisinde islengen. Bul shkala ximiyalıq taza elementlardıń bir shekem ańsat tiklenetuǵın ózgermeytuǵın qaynaw hám eriw noqatları tiykarında dúzilgen. Olardıń sanlı ma`nisi gazlı termometrler arqalı anıqlanǵan bolıp, xalıq aralıq ámeliy temperatura shkalası ólshew hám salmaqlar boyınsha ótkerilgen XI ulıwma konferensiyada qabıl etilgen.
Xalıq aralıq ámeliy shkala boyınsha ólshenerlik temperatura t hárıbi menen, sanlı ma`nisi bolsa °C belgisi menen ańlatpalanadı. Tolıq termodinamik shkala boyınsha kórsetilgen temperatura menen sol temperaturanıń xalıq aralıq shkala boyınsha ańlatpası arasındaǵı munasábet tómendegi teńleme arqalı anıqlanadı :
T=t+273,15
Bul jerde, T — tolıq termodinamik shkala daǵı 0 K temperatura ; t — xalıq aralıq ámeliy shkala daǵı °C temperatura.
Angliya hám AQSH de 1715 jılda usınıs etilgen Farengeyt shkalası (°G') qollanıladı. Bul shkalada eki noqat : muzning eriw noqatı (32°G') hám suwdiń qaynaw niqtasi (212°G') tiykar etip alınǵan. Xalıq aralıq ámeliy shkala, tolıq termodinamik shkala hám Farengeyt shkalası boyınsha esaplanǵan temperatura munasábeti tómendegishe:
t⁰C=T⁰K-273,15=0,556(n⁰F-32)
Bul jerde, n — Farengeyt shkalası boyınsha graduslar sanı.
Házir 1968 jılda qabıl etilgen hám 1971 jıl 1 yanvardan májburiy engizilgen Xalıq aralıq ámeliy temperatura shkalası (MPTSH-68) qollanıladı. MPTSH-68 temperaturanı 13, 81 den 6300°K ge shekem aralıqta ólshewdi támiyinleydi.
Zamanagóy termometriya ólshewdiń túrli usıl hám qurallarına iye. Hár bir usıl ayriqsha bolıp, universallıq ózgeshelikine iye emes. Berilgen sharayatta optimal ólshew usılı ólshewge qoyılǵan anıqlıq shárti hám ólshewdiń dawam etiw waqti shárti, temperaturanı dizimnen ótkeriw hám avtomatikalıq basqarıw zárúrshiligi járdeminde belgilenedi.

Qadaǵalaw etiletuǵın ortalıqlar sırtqı sharayattı ózgertirgende fizikalıq ózgeshelikleriniń túrli agressivligi hám turaqlılıǵı dárejesi menen suyıq, sashılıwǵa biyim, gazsimon yamasa qattı bolıwı múmkin.

Temperaturanı ólshewdiń termoelektr termometr (termojuft) usılı termo EYUK dıń temperaturaǵa baylanıslılıǵına tiykarlanǵan. Bul ásbap — 200°C den + 2500°C ge shekem bolǵan temperaturalardı ólshewde texnikanıń túrli tarawları hám ilimiy-tekseriw jumıslarında keń qollanıladı. Termoelektr termometrler járdeminde temperaturanı ólshew 1821 jılda Zeebek jańalıq ashqan termoelektr hádiysesine tiykarlanǵan. Bul hádiysediń temperaturalardı ólshewde qollanıw eki qıylı metall simdan ibarat shınjırda olardıń kepserlengen jayında temperaturalar ayırmashılıǵı esabına payda bolatuǵın EYUK effektine tiykarlanǵan. Hár túrlı A hám B ótkeriwshilerden ibarat shınjırdı kórip shıǵamız (10 -súwret). Termojuftning ólshenip atırǵan ortalıqqa tiyip turǵan jayı, kepserlengen uchi 1 ıssı ulanma, ózgermeytuǵın tap temperaturalı ortalıqtaǵı jayı 2 bolsa (erkin uchi) suwıq ulanma dep ataladı. A hám v ótkeriwshiler termoelektrodlar dep ataladı. Bunday kepserlengen ótkeriwshiler bolsa termojuft dep ataladı, olarda payda bolatuǵın elektr jurgiziwshi kúsh termoelektr jurgiziwshi kúsh (TEYUK) dep ataladı. TEYUK payda bolishining sebebi erkin elektronlar qısıqlıǵı kóbirek metalldıń erkin elektronlar qısıqlıǵı kemrek metallǵa diffuziyasi menen anıqlama bernedi. SHu waqıtta eki qıylı metalldıń birigiw jayında payda bolatuǵın elektr maydan diffuziyaga qarsılıq kórsetedi. Elektronlardıń diffuzion ótiw tezligi elektr maydan tásirinde olardıń qayta ótiw tezligine teń bolǵanda háreketli teń salmaqlılıq jaǵdayı qarar tabadı. Bul teń salmaqlılıqta A hám v metallar arasında potensiallar ayırması payda boladı. Elektronlar diffuziyasining jedelligi ótkeriwshiler birikkan orınnıń temperaturasına da baylanıslı bolǵanı sebepli birinshi hám ekinshi ulanmalarda payda bolǵan EYUK da túrlishe boladı.Eger kepserlengen ótkeriwshiler birdey bolsa hám olardıń eki uchi túrlishe temperaturada qızdırılsa, ol halda ótkeriwshiniń ıssılaw bóleginen suwıqlaw bólegine bos elektronlardıń diffuziyalanishi keri baǵıt daǵı diffuziyasidan jedellew boladı. Potensiallar ayırması elektronlardıń ıssılıq diffuziyasiga teskar jóneliste tásir etedi, bunıń nátiyjesinde teń salmaqlılıq jaǵdayı qarar tapǵanǵa shekem ótkeriwshiniń ıssılaw uchi oń belginde zaryadlanadn. Sonlıqtan, xar qıylı A hám v ótkeriwshilerden shólkemlesken eń ápiwayı termoelektr shınjırda tórtew túrlishe TEYUK payda boladı. Yaǵnıy eki TEYUK A hám v ótkeriwshilerdiń kepserlengen uchida; bir TEYUK A ótkeriwshiniń uchida; bir TEYUK v ótkeriwshiniń uchida. SHuni názerde tutıp, 11-suwretde suwretlengen shınjır daǵı TEYUK úlkenligin anıqlaw múmkin. Shınjırdı saat strelkası háreketine keri baǵıtda kuzatsak, tómendegi nátiyje shıǵadı :

Bul jerde, EAv (t, t0) —ikala faktor tásirindegi jıynanǵan TEYUK; eAv (t) hám eAB (t0) — A hám B ótkeriwshiler ushındaǵı potensiallar hám de temperaturalar ayırması iatijasida payda bolǵan TEYUK.
Eger kepserlengen úshlerdiń temperaturası birdey bolsa, TEYUK nolǵa teń boladı, sebebi eki kepserde de payda bolǵan TEYUK dıń ma`nisi bir-birine teń bolıp, óz-ara keri tárepke jónelgen boladı. Sonday eken, t = t0 bolsa.


(2. 19 ) nátiyjeni (2. 17) ga ko'ysak, tómendegine iye bolamız :

(4. 10 ) teńlemeden kórinip turıptı, olda,. TEYUK eki ózgeriwshen t hám t0 temperaturanıń quramalı funksiyasınan ibarat eken.
Ulanmalardan birewiniń temperaturası ózgermeytuǵın, mısalı, tap = const bolsa, ol jaǵdayda

(4. 11) ańlatpa usı termojuft ushın dárejelew jolı menen TEYUK hám temperatura qatnasın tabıw, temperaturanı ólshew máselesin teris tarqatıp alıw kerekligini, yaǵnıy termojuftning TEYUQ ini ólshew menen temperaturanıń ma`nisin anıqlaw múmkinligin ańlatadı.
Termoelektr materiallar hám termoelektr ózgertkichlar
Túrli ótkeriwshilerdiń qálegen jupi termoelektr ózgertkichni shólkemlestiriwi múmkin, biraq hár bir juplıq da ámelde qollanıwǵa yarayvermaydi. Zamanagóy ólshew texnikası termoelektr ótkeriwshiler tayarlanatuǵın materiallarǵa ko'pdan-kóp talaplar qóyadı, biraq bul talaplardı júdá kem, sanlı materiallarǵana qandiradi. Tiykarǵı talaplar tómendegilerden ibarat : joqarı temperaturalar tásirine shıdamlılıq, TEYUK dıń waqıt boyınsha ózgermeytuǵınlıǵı, onıń ılajı bolǵanınsha úlken bahaǵa ıyelewi hám temperaturaǵa bir bahalı baylanıslılıǵı, qarsılıq temperatura koefficiyentiniń úlken bolmawi hám úlken elektr ótkezgishlik.
Barlıq materiallar hám eritpeler ushın TEYUK dıń temperaturaǵa funksional baylanıslılıǵı quramalı bolıp, onı analitik ańlatıw talay qıyın. Platinorodiy — platina jupi bunnan esaptan tısqarı bolıp tabıladı. Bul juplıq ushın TEYUK menen temperatura arasındaǵı baylanısıw 300 den 1300°C ge shekem bolǵan aralıqta, suwıq ulanma temperaturası 00 C bolǵanda etarlicha anıqlıqta parabolaga sáykes keledi:
E₍t_,t₀₎=a+bt+ct²
Bul jerde, a b hám c — surma (630, 50 C), gúmis (950, 8°C) hám altın (10630 C) larning qatıw temperaturası buyicha anıqlanatuǵın turaqlılar.
Xromel — kopelli (56% Si — 44% Ni) termoelektr termometrler standart termometrler arasında eń úlken ózgertish koefficiyentine iye (70... 90 mk v/°C). Termoelektrod diametri 1 mm den kem bolǵan termometrler ushın shegaralıq qollanıwı 600°C den kem hám, mısalı, diametri 0, 2... 0, 3 mm bolǵan termoelektrodlar ushın tek 400°C ni quraydı. Joqarıǵı ólshew shegarası kopelli elektrod xarakteristikasınıń turaqlılıǵınǵa baylanıslı
Nikel-xrom — nikel-alyuminiyli (94% Ni + 2% A1 + 2, 5% Mn + 1 % Si+0, 5% ko'shilma) termometrler túrli ortalıq temperaturaların keń shegaralarda ólshew ushın ko'llaniladi. Olar aldın xromel-alyumelli termometrler dep yuritilar edi. Nikel-alyuminiy simdan tayarlanǵan termoelektrod oksidlanishga nikel-xromga salıstırǵanda kemrek shıdamlı. Qollanıwdıń joqarıǵı shegarası termoelektrod diametrine baylanıslı. Diametri 3... 5 mm bolǵan termoelektrodlar ushın qollanıwdıń joqarı shegarası nikel-xrom-nikel-alyuminiyli termometrlerde 1000°C ni quraydı. 0, 2... 0, 3 mm diametr ushın 600°C den artıq emes.
Platina-rodiy (90% platina—10% rodiy)-platinali termometrler uzaq waqıt dawamında 0 den 1300°C temperatura aralıǵinda, qısqa waqıt dawamında 1600°C ge shekem bolǵan aralıqta islewi múmkin. Usı termometrler oksidlenetuǵın hám neytral ortalıqlarda dárejelew xarakteristikasınıń turaqlılıǵındı saqlaydı. Olardan paydalanıw maksadiga qaray, etalon úlgili hám jumıs termometrlerine bólinedi. Tuwrı isletilingende dárejelew uzaq waqıt dawamında ózgermeydi. Kemshiliklerine termoelektr termometrlerdiń basqa túrlerinikiga salıstırǵanda TEYUK kamligi bolıp tabıladı. Termoelektrod sımı diametri 0, 3 yamasa 0, 5 mm boladı.
Platinorodiy (30% rodiyli) —platinorodiyli (6% rodiyli) termoelektr termometrler uzaq waqıt dawamında temperaturalardıń +300 den tap 1600°C ge shekem aralıǵinda, qısqa waqıt dawamında 1800°C ge shekem qollanıladı. Oń elektrod — 30% rodiy hám 70% platina eritpesinen, keri elektrod 6% rodiy hám 94% platina eritpesinen shólkemlesken.
Usı termometrler platinarodiy-platinali termometrlerge qaraǵanda dárejelew xarakteristikalarınıń turaqlılıǵın yukoriligi menen ajralıp turadı.
volframreniy — volframreniyli (TvR—5/20 hám TvR—10/20 ) termoelektr termometrler uzaq waqıt dawamında 0 den 2200°C ge shekem hám qısqa vakt dawamında 25000 S ge shekem, sonıń menen birge, vakuumda, neytral hám tiklenetuǵın ortalıqlarda temperaturalardı ólshewge mólsherlengen

Oń termoelektrod 95% volframdan hám 5% reniydan yamasa 90% volframdan hám 10% reniydan shólkemlesken eritpe, keri elektrod 80% volframdan hám 20% reynidan shólkemlesken eritpe.
Sanaatda termoelektr ózgertkichlarning 9 túrinen paydalanıladı 11-suwretde birpara standart termoelektr termometrleriniń EYUKi menen temperatura arasındaǵı baylanısıw kórsetilgen. TXK túrindegi termojuft basqa standart termojuftlarga qaraǵanda ádewir ulken TEYUK payda eta aladı.

T ermoelektr generator, termoelektr sovitgich hám túrli ólshew ásbaplarında yarım ótkeriwshili termojuftlar isletiledi. Olardıń TEYUK metall hám metall eritpelerinen islengen ápiwayı termojuftlar TEYUKidan 5... 10 ret úlken. Bul termojuftlarda termoelektrod materiallar retinde ZnSB hám CdSb eritpeleri isletiledi.

Túrli ortalıqlar temperaturasın o'lchaydigan termojuftning sxeması 12- suwretde kórsetilgen. Ol qap 1, qo'zg'almas yamasa qo'zg'aluvchi shtutser 2, kózg'almas shtutser menen naycha 6 arqalı, shtutser háreketde bolǵanda bolsa qap menen tikkeley jalǵanǵan gellek 3 ten ibarat. Qaqpaqta izolyasion materialdan islengen jalǵawshı 4 jaylasqan. Bunda termojuftni ólshew ásbapı menen ulaydigan termoelektrod 5 hám sımlar ushın qısqıshları bar.
Qorǵaw qapları kóbinese +1000°C ge shekem temperaturalar ushın polattıń túrli markalarınan tayarlanadı. Bunnan da joqarılaw temperaturalarda qıyın eriytuǵın birikpelerden tayarlanǵan arnawlı qaplar isletiledi.
Aqırǵı waqıtta kabell túrdegi termoelektr termometrler keń tarqalıp atır. Olar basım 40 MPa bolǵanda —50 den +1100°C ge shekem bolǵan temperaturalar aralıǵinda ko'llanadi. Kabell túrdegi termometrlerdiń zárúrli abzallıǵı olardıń AESlarning energetikalıq reaktorlarida islewge múmkinshilik tuwdıratuǵın radiatsion shıdamlılıǵı, sonıń menen birge, ıssılıq soqqı urıwlarına, terbeliske hám mexanik kúshlerge salıstırǵanda shıdamlılıǵınıń joqarılıǵı kiredi.Sirt temperaturaların ólshewge mólsherlengen termoelektr termometrler arnawlı dúzılıwǵa iye. Bunday termojuftlardan ximiya sanaatında keń paydalanıladı, olar túrli úskene, truba, mashinalardıń aylanıwshı bólegi hám taǵı basqalardıń sirt temperaturasın ólshewge xızmet etedi.Arnawlı termoelektr termometrlerden vertikal úskenelerde (ammiak sintezi kolonnalarida, metanol hám h.) temperaturanı ólshew ushın isletiletuǵın kóp zonalı termometrlerdi kórsetiw múmkin.Termojuftlarning tiykarǵı kemshiligi retinde olardıń inersionligining úlkenligin kórsetiw múmkin (5 minuttan da asadı ).Termoelektr termometr erkin úshleri temperaturasınıń ózgeriwin kompensatsiyalaw usılları termojuft suwıq ulanmalari temperaturası ózgermeytuǵın bolǵandaǵana tuwrı ólshew múmkin. Biraq bul temperaturalar ózgermeytuǵın bolıp qola almaydı. SHuning ushın, termometrdiń suwıq ulanmasini ólshew ob'ektinen nariroqqa temperaturanıń ózgermeytuǵın zonasına alıw kerek. Sol maksadda arnawlı kompensatsion (uzaytırıwshı ) sımlardan paydalanıladı.Joqarıda aytılǵanı sıyaqlı, termojuft menen temperaturanı ólshewde termojuftning erkin úshlerindegi temperaturanıń ózgeriwine qaray ońlaw kiritiledi. Sanaatda avtomatikalıq túrde ońlaw kirgiziw ushın kópir sxemalar ko'llaniladi (13-súwret).Kópir termojuftga izbe-iz jalǵanadı. Onıń R, 1 R2, R3 qarsılıqları manganindan, R4 bolsa misdan islenedi. Rg qosımsha qarsılıq kópirka berilgen kernewdi etarli dárejede támiyinlep beriw ushın hizmat etedi. Energiya ózgermeytuǵın tok dáreginen alınǵanda onıń ózgeriwine karab, kópirdi túrlishe dárejelengen termojuftlar menen islewge retlew múmkin.

13 - súwret. Termojuft erkin úshleriniń temperaturasın avtomatikalıq kompensatsiyalaw sxeması
Tapsırma

1. Temperatura, onı ólshewshi qurallar menen tanısıw

2. Sanaat tarawinde temperaturanı ólshew ushın isletiletuǵın qurallar menen tanısıw
Termoparalarni ólshew aljasıqların kemeytiw usılların úyreniw