Самодельная термопара? (датчик температуры)

Датчики

hightsent — Wed, 25 Jun 2014 03:29:26 GMT

Датчики температуры - это датчики,которые значение температуры переводят в другие физические параметры, например, сопротивление или напряжение.

Терморезисторы

Терморезисторы - это температурные датчики, которые преобразуют значение температуры в сопротивление. Любой проводник имеет сопротивление, которое при изменении температуры также изменяется. Величина, которая показывает насколько изменяется сопротивление при изменении температуры на 1 0С, называется температурный коэффициент сопротивления -ТКС, и если при увеличении температуры сопротивление увеличивается, то ТКС -положительный, а если уменьшается, то отрицательный.

Основные характеристики терморезисторов:

-номинальное сопротивление;

-диапазон измеряемых температур;

-максимальная мощность рассеивания (имеется ввиду тепловая характеристика);

-ТКС.

Термисторы - это терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC -negative temperature characteristic). Изготавливают их из оксидов различных металлов, керамики и даже кристаллов алмаза.

NTC-резисторы применяют в качестве датчиков температуры, в бытовой технике и в промышленной, от -40 до 300 0С.

Ещё одна область применения это ограничение пускового тока в различных электронных устройствах, например в импульсных блоках питания,которые есть абсолютно во всех устройствах питающихся от сети. При подключении к сети термистор имеет комнатную температуру и сопротивление порядка нескольких Ом. В момент зарядки конденсатор происходит скачок тока, но термистор не даёт ему подняться выше предела, зависящего от сопротивления термистора. При прохождении тока термистор разогревается и его сопротивление падает почти до нуля, и в дальнейшем он не влияет на работу устройства.

Позисторы - терморезисторы с положительным ТКС (PTC - positive temperature characteristic). Положительным ТКС, к примеру, обладают все металлы, также их изготавливают из керамики и полупроводниковых кристаллов.

Позисторы также применяют в качестве датчиков температуры,но на этом их область применения не ограничивается, их применяют:

В качестве защитных элементов в трансформаторах, электродвигателях и других электронных приборах, в которых есть риск возникновения перегрева. Для этого позистор включают последовательно с нагрузкой - обмоткой двигателя или электронной схемой, а сам позистор непосредственно в зону нагрева - приклеивают термоклеем к обмотке или заживают хомутом или просто прижимают используя термопасту. При этом такая защита от перегрева достаточно эффективна и не имеет пределов цикла включения/выключения, так как нет никаких размыкающих контактов, просто защитный термистор приобретает высокое сопротивление и через него проходт остаточный ток,значение которого совершенно не опасно для нагрузки. Но позистор всё-же можно вывести из строя - при резком скачке напряжения, так как ток превысит номинальный. Например, если вместо 220 В придёт 380 В, сопротивление его будет достаточно низким, так как температура в норме, а вот ток который через него пройдёт превысит номинальный и он просто выгорит, разомкнув нагрузку.

Ещё одно применение - запуск электродвигателей компрессоров. Применяется такая схема в маломощных холодильных машинах - холодильниках, морозильных камерах, в которых установлены однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. В современных кондиционерах такую схему уже не используют, используя двухфазные электродвигатели с рабочими фазосдвигающими конденсаторами.

В этом случае рабочую обмотку подключают непосредственно к сети, а пусковую через позистор. После запуска компрессора позистор нагревается от проходящего через него тока и увеличивает своё сопротивление, отключая пусковую обмотку. Кстати из-за этого при кратковременном пропадании питающего напряжения, компрессор может не запуститься, так как термистор не успеет остыть и выйдет из строя из-за перегрева основной обмотки.

Применяют PTC - резисторы в схемах запуска люминесцентных ламп.

В этой схеме при включении лампы позистор имеет малое споротивление и через него протекает ток, при этом разогреваются нити накала в лампе и сам позистор, после нагревания цепь позистора размыкается и лампа включается уже с разогретыми электродами. Эта схема значительно продлевает срок службы энергосберегающих ламп.

Нашли применение данные терморезисторы и как датчики уровня жидкости. Схема контроля основана на разных свойствах жидкости и воздуха - теплоёмкость и теплопередача жидкости значительно превышает эти параметры в воздухе.

Также позисторы применяют в качестве нагревательных элементов - в бытовой технике, автомобильной промышленности. Это как раз те самые разрекламированные керамические нагреватели, которые "не сжигают кислород"

Термопары

Термопара - это термопреобразовательный элемент, представляющий собой "спай" разнородных металлов.

В схеме с двумя такими спаями при разности температур между ними в цепи появится термо-ЭДС, величина которой будет зависеть от природы металлов и разности температур между спаями. Впервые термоэлектрический эффект обнаружили ещё в первой половине девятнадцатого века.

Применение для термопар самое различное - в промышленности, в медицине, для научно-исследовательских целей. Термопары могут измерять довольно высокие температуры, например температуру жидкой стали (около 1800 0С).

Материал для изготовления термопар - медь,хромель,алюмель, платина, и полупроводниковые материалы.

Используется и обратный эффект - при пропускании электрического тока в цепи, появляется разность температур между двумя спаями, в середине прошлого века выпускали холодильники, рабочим элементом была термопара на основе полупроводников. Но из-за более низкого к.п.д., по сравнению с компрессорными холодильниками, их перестали выпускать.

Полупроводниковые термочувствительные элементы

Хотя и терморезисторы изготавливаю из полупроводниковых материалов, но здесь речь идёт о эффекте изменения температуры на p-n переходе транзисторов и диодов. Эти приборы характеризуются температурным коэффициентом напряжения - ТКН. Это изменение приложенного напряжения при изменении температуры. У всех полупроводников он отрицательный равен примерно 2мВ/0С.

На основе полупроводниковых датчиков температуры выпускают специализированные микросхемы, в которых на одном кристале помещается сразу и термочувствительный элемент усилители сигнала и схемы стабилизации. В настоящее время такие микросхемы широко распространены и выпускаются миллионами штук многими производителями. А потребитель получает готовое откалиброванное изделие с выходным сигналом нужной величины и нужной ему погрешностью (точностью). Используют такие микросхемы как датчики температуры в самых разнообразных устройствах.

Ещё одно применение полупроводниковых термодатчиков - в качестве элементов стабилизации и компенсации в электронных схемах. К примеру при протекании тока через мощные силовые элементы он нагреваются, изменяется х сопротивление и ,соответственно, параметры, чтобы компенсировать этот эффект, на его корпус крепят термотранзистор и включают в схему термокомпенсации.

Термореле

Термореле - это устройства для включения или выключения нагрузки при достижении определённой температуры, они преобразуют тепловую энергию в механическую, которая идёт на замыкание/размыкание электрических контактов.

Область применения данных изделий -автоматизация и защита устройств в быту, на производстве, в автомобилях. Например их используют в утюгах, тепловых завесах, электрокаминах. Главное их достоинство это невысокая цена и простота.

Выпускают регулируемые термореле и настроенные на определённую температуру срабатывания. С замыкающими и размыкающими контактами, а также с группами контактов на замыкание/размыкание одновременно.

Технические параметры термореле:

-температура срабатывания - температура при достижении которой происходит замыкание/размыкание контактов реле

-температура возврата, соответственно при ней происходит возврат в исходное состояние

-гистерезис (дифференциал) -разница между температурой срабатывания и возврата

-коммутируемый ток и напряжение, от этого параметра зависит долговечность прибора, стоит подбирать прибор с запасом по току

-сопротивление контактов

-время срабатывания

-погрешность прибора, например +/- 10%

Биметаллические термореле

В таких реле срабатывание происходит из-за изгиба платины или диска, выполненных из биметалла (то есть из двух металлов), из-за разного объёмного расширения разнородных металлов. Они достаточно простые безотказные

Есть две разновидности этих типов реле - терморегуляторы и термоограничители. Первый тип регулирует температуру в определённых пределах, автоматически включая и выключая нагрузку, а вторые используются для защиты и требуют после срабатывания сброса специальной кнопкой.

Термодатчики манометрического типа

Измерение температуры этими датчиками основано на эффекте объёмного расширения различными жидкостями.

Используют их,например в водонагревателях или в кондиционерах для включения подогрева картера и дренажа. Они представляют из себя колбу с жидкостью, которая контактирует с измеряемой средой и соединена с контактами металлической трубкой. В качестве рабочего вещества обычно применяют смесь на основе спирта или этиленгликоля.

Электронные термореле

Это уже довольно сложные электронные устройства которые коммутируют нагрузку с помощью электромагнитных реле, контакторов, датчиками температуры могут служить почти все вышеперечисленные типы. Обрабатывает сигнал микроконтроллер или же специализированная электронная схема. Такие приборы могут иметь несколько каналов, например, четыре,то есть могут контролировать четыре точки и управлять четырьмя нагрузками, а выдавать информацию на электронный дисплей. Для монтажа в электрощит выпускают термореле в корпусе под DIN-рейку.

Термоэлектрические преобразователи 01.03 ; тип КТХ�

hightsent — Thu, 15 May 2014 07:48:08 GMT

Применение:

Предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химически неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной оболочки.

Рекомендуются для установки в защитные гильзы, а также на технологическом оборудовании сложной геометрии. Допускается изгибать рабочую часть термопреобразователя по длине для размещения горячего спая в требуемой зоне измерения.

Характеризуются наличием монтажного кольца, приваренного лазерной сваркой к защитной оболочке кабельной термопары, и подвижного резьбового штуцера, что существенно расширяет область применения.

Наружная часть термопреобразователя от монтажного кольца до клеммной головки усилена стальной трубкой диаметром 10 мм.

Габаритные размеры монтажных элементов и их внешний вид могут определяться Заказчиком исходя из условий эксплуатации термопреобразователей. Типовые конструкции монтажных элементов представляют собой кольца различных диаметров, шаровые или цилиндрические втулки с резьбовыми штуцерами стандартного типоразмерного ряда.

Диапазон условных давлений

Класс допуска

Рабочий спай

изолирован или неизолирован от оболочки кабеля

Показатель тепловой инерции, с,

не превышает значений, указанных в таблице

Максимальная температура на клеммной головке

100 ° С ( прессматериал АГ-4В)

Обозначение и примеры записи при заказе:

КТхх 01.03([2]) – Т 310 (С ХХ) - И(Н) - d - L(/ l ),
где l - расстояние от головки до монтажного кольца
(указывается, если отличается от приведенного на рисунке).
КТХА 01.03 - Т 310 - И - 3.0 - 800 – кабельный термопреобразователь градуировки хромель-алюмель конструктивной модификации 01.03 с изолированным (И) рабочим спаем, стальная оболочка (Т 310) диаметром (d) 3.0 мм, монтажная длина (L) 800 мм; монтажные элементы: приварное кольцо диаметром 18 мм и штуцер с резьбой М20х1.5.

Глава III. О методах детальных минералогических ис

hightsent — Thu, 15 May 2014 06:38:03 GMT

Глава III. О методах детальных минералогических исследований

В студенческой практике, для того чтобы научиться простыми методами определять распространенные в земной коре минералы, приходится иметь дело с более или менее крупными кристаллами или же с однородными минеральными массами. Для этой цели обычно пользуются внешними диагностическими признаками изучаемых минералов, описанными в главе II. Многие из минералов, особенно те, которые могут содержать ценные для промышленности металлы, требуют дополнительных исследований с помощью паяльной трубки и элементарных качественно-химических реакций, излагаемых в специально составленных определителях.

Однако более редко встречающиеся или трудно определимые простыми методами минералы, обнаруживаемые при систематических минералогических исследованиях, могут быть достоверно определены лишь при условии применения более совершенных методик. Необходимость этих детальных исследований появляется во всех случаях, когда возникает задача более полного познания состава природных образований:

при петрографическом изучении горных пород, необходимом для составления геологических карт;
при освоении какого-либо нового месторождения, в связи с чем ставится задача всестороннего изучения вещественного состава руд с целью решения вопросов о комплексном использовании всех компонентов сырья;
при специальных исследованиях в районах, особо интересных в минералогическом отношении;
при решении вопросов геохимии, требующих углубленных исследований минерального вещества, и т. д.

При детальном изучении минералов в случае необходимости применяют обычно следующие методы исследования: кристаллохимический, рентгенометрический , кристаллооптический, термический и химикоаналитический совместно с спектральным и иногда рентгеноспектральным анализом. Все эти методы подробно излагаются в специальных руководствах. Мы здесь укажем лишь, к чему они сводятся и когда применяются.

Кристаллохимический анализ, разработанный Е. С. Федоровым, может быть применен в тех случаях, когда мы имеем дело с кристаллами, и притом достаточно крупными, чтобы можно было измерить углы между гранями кристаллов на гониометре*. Этим путем удается не только установить сингонию и вид симметрии кристаллов, но и определить состав минерала. Е. С. Федоровым создан монументальный труд "Царство кристаллов" (1920), содержащий специальные таблицы по кристаллохимическому анализу.

*()

В последнее время его школой разрабатываются определители кристаллов с учетом углов между гранями, комбинаций простых форм и оптических констант. У нас в Союзе начал выходить в свет многотомный "Определитель кристаллов", составляемый коллективом авторов при Ленинградском горном институте.

Рентгенометрический анализ, применяемый для определения вещества путем сравнения рентгенограмм, может быть произведен различными методами, из которых наиболее употребительны: метод вращения кристалла(Поляни), метод рентгеновского гониометра (Вейссенберга) и метод порошка (Дебая).

Рис. 28. Вверху слева (А) приведена рентгенограмма, полученная при облучении вращающегося кристалла монохроматическими рентгеновскими лучами; справа (Б) - лауэграмма, полученная при облучении неподвижного кристалла непрерывным спектром рентгеновской трубки. Внизу приведены рентгенограммы полученные по методу Вейссенберга (для хромовой слюды - фуксита): В-разрешение нулевой слоевой линии (h 0l) и Г-разрешение первой слоевой линии (h 11)

Первые два метода применяются в тех случаях, когда мы имеем дело с монокристаллами. Под методом вращения кристалла подразумевается рентгеносъемка вращающегося кристалла при облучении монохроматическими рентгеновскими лучами. В противоположность этому, в методе Лауэ кристалл неподвижен и облучается непрерывным спектром рентгеновской трубки. Примеры рентгенограмм приведены на рис. 28. При более широко применяемой рентгеносъемке по методу Вейссенберга, помимо вращения кристалла, производится также поступательное движение цилиндрической пленки параллельно оси вращения кристалла, т. е. перпендикулярно к рент геновскому лучу. Вид рентгенограмм, полученных по методу Вейссенберга, весьма характерен по расположению интерференционных пятен вдоль кривых (рис. 28); они позволяют сравнительно легко (геометрическим путем) производить расчет индексов.

Рис. 29. Типичный вид дебаеграмм а-сильвин (KCl), б-галит (NaCl), в-кварц (SrO2)

Метод Дебая обладает тем важным преимуществом, что позволяет изучать агрегатные массы минерала, включая скрытокристаллические и тонкодисперсные вещества, и поэтому широко применяется в практике минералогов с целью диагностики. Рентгенограмма, называемая обычно дебаеграммой (рис. 29), получается в специальной камере на полоске светочувствительной пленки, на которой после проявления видны различной интенсивности линии-дужки (части колец, создаваемых конусами рентгеновских лучей, отраженных от наиболее плотно упакованных плоскостей в кристаллических осколках растертого испытуемого вещества).

Сравнивая полученную дебаеграмму (по интенсивности линий и вычисленным межплоскостным расстояниям) с дебаеграммами других известных веществ, на которые похоже по внешним признакам испытуемое вещество, можно точно определить данный минерал, имея результаты спектральных исследований и хотя бы некоторые оптические константы. Достоинство этого метода заключается также в том, что для получения дебаеграммы достаточно 5 мм3 вещества в виде порошка; это важно особенно в тех случаях, когда не удается набрать материала для полного химического анализа. Следует, однако, указать, что очень тонкодисперсные вещества дают слабо выраженные, завуалированные дебаеграммы, а аморфные тела (в собственном смысле) вообще не обнаруживают отражения рентгеновских лучей.

В связи с этим упомянем также об электронографическом методе исследования тончайших пленок толщиной в несколько миллимикронов или чрезвычайно тонкодисперсных коллоидных масс. Этот метод основан на свойстве электронов закономерно рассеиваться при встрече с закономерно расположенными атомами, т. е. аналогично тому, что мы имеем для рентгеновских лучей. Разница заключается лишь в том, что рентгеновские лучи проходят в глубь кристаллического вещества, тогда как электронный пучок способен проникать в глубину всего лишь до 0,01 (т. е. до одной стотысячной миллиметра). Получаемые при этом методе электронограммы имеют тот же вид, что и дебаеграммы.

Кристаллооптический анализ сводится к определению с помощью микроскопа ряда оптических констант, свойственных изучаемому минералу.

Прозрачные минералы горных пород и руд исследуются в тонких шлифах (толщиной около 0,02 мм) или в виде порошков. К числу оптических констант, подлежащих определению в изучаемом минерале, относятся: показатель преломления N (для оптически изотропных минералов) или главные показатели преломления Ng, Nm и Np (для анизотропных минералов), устанавливаемые с помощью специально подобранных иммерсионных жидкостей или более точно на микрорефрактометре; затем двупреломление Ng-Np, оптический знак (для анизотропных минералов), угол оптических осей 2V (для анизотропных двуосных минералов) и др. Этот метод определения прозрачных минералов с помощью поляризационного микроскопа в проходящем свете в последнее время достиг высокой степени совершенства, особенно для плагиоклазов, разработка методики определения которых на универсальном столике Е. С. Федорова (рис. 30) была завершена А. Н. Заварицким. Этим методом могут быть точно определены даже мельчайшие кристаллические зерна (диаметром в несколько сотых миллиметра), устанавливаемые в тонких прозрачных шлифах в виде включений. В этом заключается его большое достоинство. Разработаны специальные определители прозрачных минералов под микроскопом в виде таблиц. Они широко используются петрографами при микроскопическом изучении горных пород. Применение этого метода требует овладения работой на микроскопе и усвоения ряда специальных приемов исследования.

Рис. 30. Универсальный столик Е. С. Федорова

Непрозрачные минералы, слагающие главным образом руды месторождений металлических полезных ископаемых, а также встречающиеся в виде включений в горных породах, изучаются в зеркально отполированных шлифах в отраженном свете под микроскопом с помощью специального осветителя, называемого опак-иллюминатором. К числу оптических констант относятся: показатель отражения R (способность минерала отражать то или иное количество падающего света, измеряемая с помощью микрофотометрокуляра или фотоэлемента), а для оптически анизотропных двуосных минералов - главные показатели отражения Rg, Rm и Rp, двуотражение Rg-Rp и др. Методика определения оптических констант для анизотропных, особенно двуосных, минералов еще не разработана. Тем не менее определение показателя отражения в комбинации с данными определения прочих свойств изучаемых под микроскопом минералов (твердость, цвет, отношение к реактивам и др.) оказывает большую услугу при изучении руд под микроскопом в отраженном свете. Этим путем во многих случаях могут быть определены даже мельчайшие включения рудных минералов размером в тысячные доли миллиметра.

Термический анализ, введенный в практику исследований акад. Н. С. Курнаковым, сводится к получению кривых нагревания (или охлаждения) вещества с целью установления эндо- и экзотермических эффектов, обусловливаемых физическими и химическими превращениями, происходящими в исследуемом веществе при повышении температуры (выделение воды, окисление, восстановление, переход в новую полиморфную модификацию и др.).

Рис. 31. Схема диференциальной и температурной записи термограмм с помощью самопишущего пирометра Н. С. Курнакова S1 и S2- источники света; В-барабан; Gd и Gt-гальванометры диференциальной и простой термопар. Сплошной жирной линией показана платинородиевая проволока, двойной линией - платиновая проволока и тонкой линией-медная проволока

Запись кривых нагревания производится обычно автоматически при помощи регистрирующего пирометра, соединенного с комбинированной (простой и диференциальной) термопарой, опущенной в тигель, разделенный специальной перегородкой на две части (рис. 31). В одну часть помещается измельченный испытуемый минерал, в другую - какое-либо эталонное индиферентное вещество (MgO, Al2O3 и др.). В ту и другую цепь включены зеркальные гальванометры (Gt и Gd), каждый из которых посылает свою световую точку на светочувствительную бумагу, натянутую на медленно вращающийся при помощи часового механизма барабан В*.

*()

Рис. 32. Термограммы I-вались обыкновенной термопарой; II-запись диференциальной термопарой

В процессе нагревания гальванометр простой термопары на светочувствительной бумаге записывает ход температурной кривой (рис. 32, кривая I), на которой в случае происходящих превращений в нагреваемом веществе фиксируются местные изменения наклона (1) или горизонтальные площадки (2), отвечающие эндотермическим эффектам (с поглощением тепла), или скачки вверх (3), свидетельствующие об экзотермических эффектах (с выделением тепла), происходящих при нагревании испытуемого вещества. Гальванометр, включенный в цепь диференциальной термопары, регистрирует только разность двух термоэлектродвижущих сил, т. е. разность температур индиферентного эталона и исследуемого вещества в процессе одновременного их нагревания. Поэтому на кривой диференциальной записи (рис. 32, кривая II) получаются более резко выраженные пики с вершинами, направленными вниз (эндотермические эффекты) и вверх (экзотермические эффекты), явно указывающие на превращения, происходящие в испытуемом веществе. В этом и заключается смысл получения диференциальной записи процесса нагревания (или охлаждения).

В минералогической практике этот метод обычно применяется при исследовании трудно определимых на глаз или другими способами скрытокристаллических и тонкодисперсных масс. Для ряда минеральных образований (каолина, гидратов глинозема, гидроокислов железа, карбонатов, хлоритов и др.) получаются характерные кривые нагревания, способствующие определению минеральных видов.

Необходимо отметить, что само число минералов, для которых этим методом удается получить какие-либо характерные данные, имеющие диагностическое значение, составляет относительно небольшой процент от числа известных в природе минералов. К ним преимущественно относятся химические соединения, содержащие воду, гидроксил и углекислоту. Затем этим методом удается узнать природу лишь основной массы исследуемого вещества. Механические примеси, которые нас в большинстве случаев интересуют в испытуемых минеральных массах, при содержании их до 5-10%, за некоторыми исключениями, не устанавливаются.

С другой стороны, в ряде случаев при изучении минеральных веществ возникает необходимость более полного познания их свойств, особенно когда эти вещества приобретают практическое значение. Бывает важно точно знать, что происходит с данным веществом при нагревании. Для этой цели получение только кривых нагревания является недостаточным. Продукты, получающиеся в результате каждого установленного превращения вещества, требуют химического анализа, изучения оптических свойств и рентгенометрических исследований.

Важно знать точно температуры, при которых происходят эти превращения. Последнему требованию термограммы, как выяснилось, не всегда удовлетворяют: регистрация этих превращений самопишущими приборами обычно запаздывает, причем разница достигает 60-100° и больше. В этом отношении для минералов, содержащих воду и гидроксил, гораздо более точные данные можно получить из кривых дегидратации (обезвоживания) минералов при нагревании. Для этой цели испытуемое вещество в количестве 1-2 г или более, предварительно взвешенное вместе с платиновым тиглем, выдерживается в электрической печи последовательно при определенных температурах (с интервалом обычно 50°) до тех пор, пока потеря веса по сравнению с предыдущим взвешиванием не станет меньше 0,03-0,05%, и только после этого температура печи повышается на следующую ступень. Полученные таким путем кривые потери воды дают ясное представление о том, при каких температурах наступают превращения в веществе.

Рис. 33. Кривые обезвоживания каолинита (I) и галлуазита (II)

На рис. 33 приведены две кривые обезвоживания каолинита - Al4[Si4O10] [OH]8 и галлуазита - Al4[Si4O10] [OH]8•4H2O. В то время как для каолинита (кривая I), не содержащего воды, а только гидроксильные группы ОН, сильные изменения происходят в интервале температур 500-550°, в галлуазите (кривая II) молекулы кристаллизационной воды выделяются до 150° (первый скачок кривой), а гидроксильные группы - при температуре 450-500° (второй, высокий скачок кривой вверх). Как устанавливается рентгенометрическими исследованиями, с потерей гидроксильных ионов кристаллические решетки этих минералов разрушаются, показатель преломления сильно падает.

Химический анализ является сравнительно трудоемким и дорогим методом исследования. Поэтому к полным химическим анализам прибегают в тех случаях, когда имеются основания установить какую-либо новую разновидность или новый минерал, по ряду свойств отличающийся от известных минералов, либо когда без данных химического анализа невозможно решить вопрос о разновидности изучаемого минерала, обладающего переменным составом, либо в тех случаях, когда минерал принадлежит к числу редких соединений, для которых известно ограниченное число полных анализов, и т. д.

Количество чистого, т. е. освобожденного от примесей, вещества, необходимое для полного химического анализа, должно составлять, как минимум, 1-2 г. что не всегда удается набрать, особенно для редко встречающихся и рассеянных в породе или руде мелких кристалликов или зерен минерала.

Если исследуемый минерал наблюдается в виде мелких кристаллических друз в пустотках, то его обычно предварительно отбирают каким-либо способом, например с помощью стальной иглы, всаженной в деревянную ручку. Полученную таким путем массу тщательно сортируют под бинокулярной лупой с помощью той же иглы, отбирая интересующий нас минерал в необходимом количестве для химического анализа и других видов исследований. Если минерал наблюдается вкрапленным в породу в значительном количестве, то породу в целом подвергают дроблению и измельчению, отсеивая каждый раз мелочь через сито с отверстиями 0,5, 1,0 мм или крупнее (в зависимости от размеров зерен вкрапленного минерала). Отборка минерала тем же способом производится под бинокулярной лупой.

В случае если минерал является акцессорным, т. е. крайне редко вкрапленным в породу, приходится прибегать к получению концентратов тем или иным механическим способом. При этом используется либо разница в удельных весах минералов (гравитационные методы), в магнитных свойствах (методы магнитной сепарации), либо отношение минералов к флотационным реагентам (методы флотации), к электричеству (электростатические методы) и т. д.

Из многочисленных гравитационных методов обогащения самым простым является разделение зерен минералов в тяжелых или вязких жидкостях (йодистый метилен, бромоформ, жидкость Туле и др.). В случае больших масс очень удобными для этой цели являются лабораторные гидравлические классификаторы со спирально восходящей струей воды в стеклянной цилиндрической трубке, а также лабораторные небольшие столы типа концентрационных столов Вильфлея или др. Для работы на этих приборах измельченный материал должен быть предварительно разбит на соответствующие классы по крупности зерна с помощью специально подобранных сит. Для тяжелых минералов той же цели, но в более грубом виде, можно достигнуть также путем промывки дробленого материала в старательском ковше или лотке; получающаяся при этом фракция тяжелых минералов носит название шлиха.

В тех случаях, когда приходится изучать состав землистых тонкодисперсных масс, прибегают к отмучиванию в стеклянных банках или к разделению на фракции по удельным весам с помощью центрифуги в жидких или вязких средах.

Из методов магнитной сепарации в лабораторной практике наибольшим распространением пользуется разделение минералов в тяжелых фракциях с помощью электромагнитов. Регулируя силу электротока, питающего катушки, и расстояния между полюсами, удается получать из шлихов речных россыпей до 10-15 почти мономинеральных фракций, очистить которые обычными путями не представляет большого труда.

Подготовленный для химического анализа материал предварительно должен подвергнуться спектральному анализу, если он не был произведен ранее. Этот анализ необходим для того, чтобы знать, какие химические элементы вообще содержатся в минерале и какие из них могут быть определены при химическом анализе. Следует заметить, что эти определения с помощью спектрографа производятся быстро, и притом в некоторых количественных соотношениях для элементов. Это и важно знать, прежде чем начать химический анализ.

Данные полного химического анализа, выраженные в весовых процент тах, необходимо пересчитать на атомные (молекулярные) количества, с тем чтобы можно было вывести химическую формулу минерала. С этой целью данные весовых количеств каждого элемента (окисла) делят на его атомный вес ("молекулярный вес" окисла)*. Полученные числа должны показывать, в каком отношении находятся данные элементы (или окислы), входящие в состав минерала. Необходимо указать, что соотношения компонентов, вычисляемые по данным химических анализов, никогда не бывают строго кратными в силу или недостаточно высокой точности самих анализов, или других причин. Приведем для иллюстрации два примера.

*()

1) Данные химического анализа бурнонита из Нагольного кряжа: % по весу Атомный вес Атомное количество Отношение Pb 42,75 207,2 0,204 1 Cu 12,77 63,6 0,201 1 Sb 24,76 121,8 0,206 1 S 19,40 32,0 0,606 3 Сумма 99,68

Таким образом, химическая формула минерала должна выразиться в виде: PbCuSbS3.

2) Данные химического анализа родонита из месторождения Кызыл-Таш (Ю. Урал): % по весу Атомный вес Атомное количество Отношение SiO2 46,06 60,1 0,767 1 Al2O3 0,11 101,9 0,001 - Fe2O3 нет - - - FeO 1,83 71,8 0,025 0,772 1 MnO 44,76 70,9 0,630 CaO 6,59 56,1 0,117 Сумма 99,35

Химическая формула этого минерала может быть выражена в виде: (Мn,Са)О•SiO2 или (Mn,Ca)SiO3.

Бывают случаи, когда не удается отобрать для химического анализа совершенно свободный от посторонних примесей минерал. Тогда при расчете данных химического анализа, если количество посторонней примеси невелико и минералогическая природа ее установлена, приходится вычислять состав интересующего нас минерала приблизительно, сообразуясь с микроскопическими данными исследований. Если же примеси присутствуют в больших количествах, то в этом случае пересчеты на минеральный состав не всегда будут внушать доверие.

Спектральный анализ в практике минералогических исследований стал применяться настолько широко, что во многих случаях заменяет метод паяльной трубки, особенно в лабораторных условиях. Этот метод определения присутствующих в минерале химических элементов основан, как известно, на том, что каждый химический элемент при достаточном нагревании испускает лучи определенных, характерных для него длин волн, устанавливаемые с помощью спектроскопа. Главными преимуществами спектрального анализа являются точность и быстрота определения содержащихся в минерале катионов металлов. Особенно это имеет значение при определении таких ценных редких металлов, как олово, молибден, индий, германий, галлий, кадмий и др. Мало того, для ряда металлов разработана методика определения примерного количественного значения содержания. Количество материала, требующегося для анализа, может быть ограничено несколькими миллиграммами. В Этом также заключается важное достоинство этого метода.

Рентгеноспектральный (рентгенохимический) анализ основан на том, что испытуемое вещество, помещенное на поверхность антикатода, при действии катодных лучей испускает рентгеновы лучи определенной длины волны для каждого из содержащихся в нем химических элементов, т. е. аналогично-тому, что мы имеем при обычном спектральном анализе. Важно лишь, чтобы напряжение, приложенное к электродам рентгенотрубки, было достаточным для возбуждения видимых лучей, характерных для того или иного элемента. Рентгеноспектральный анализ особенно ценен при количественном определении в минералах редких земель: Y, Nb, Та, Hf, Re, определение которых обычными химическими методами составляет чрезвычайно трудоемкую задачу.

Наконец, необходимо указать на важность экспериментальных химических и физико-химических исследований с целью получения в лабораторных условиях искусственных соединений, отвечающих по составу природным соединениям-минералам. Этим путем, по крайней мере в некоторых случаях, удается получить совершенно аналогичные но внешним формам и составу соединения (например, урановые слюдки) и выяснить таким путем условия образования и кристаллизации природных соединений. В этом отношении для минералогов должны представлять исключительный интерес также исследовательские и экспериментальные работы химических и физико-химических институтов, занимающихся проблемами использования минерального сырья.

Лазерный гравер veno 530 цена www.front-sign.ru.

Термопара

hightsent — Sun, 04 May 2014 01:29:42 GMT

Термопара

Термопара - это термическая часть, которая применяется в различных устройствах, а также в устройствах автоматики. Термопара- это два проводника, которые соединяются, и получается какой-то элемент устройства. Термопара применяется, чтобы узнавать перепады температур, надо взять два проводника и ещё два таких же. Затем необходимо их сомкнуть.

Как действует термопара? Да, очень легко. В то время, когда наконечники проводников лежат в противоположных температурах, то каждый, кто учил в школе физику, может понять, что возникает разность потенциалов проводников. Термопара действует по принципу разность потенциалов.

Термопара, как же она подключается? Существует два способа. Давайте поговорим о первом. Есть пара термических электродов и к ним подключается прямо элемент для измерения. Другой способ заключается в том, что мы берём проводники, у которых разность потенциалов разная, которые были соединены наконечниками между собой, и он включается в щель.

Термопара используется как градусник, чтобы вычислить термопару в различных системах автоматики, какого-либо объекта. Также можно использовать термопару для нахождения температуры различных металлических сплавов. В этой статье, мы надеемся, помогли вам узнать что-то новое.

Преобразователи термоэлектрические (термопара)

hightsent — Sun, 27 Apr 2014 18:15:27 GMT

Преобразователи термоэлектрические (термопара)

Термопара

Преобразователи термоэлектрические с металлическими термопарами (электродами) в качестве термочувствительных элементов, предназначенные для измерения температуры жидких и газообразных сред, изготавливаемые для нужд народного хозяйства и экспорта. Используются чаще всего в комплекте с милливольтметрами, автоматическими потенциометрами, измерительными преобразователями.

Принцип работы термоэлектрического преобразователя основан на тероэлектрическом эффекте, он же эффект Зеебека. Если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Но в случае, если стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности их температур, при этом коэффициент пропорциональности именуется коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов термо-ЭДС разный, в следствии чего, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет тоже различной. Помещая спай из металлов с отличными термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Преимущества термопары:

Высокая точность измерения температур ( до ±0,01 °С )
Большой диапазон измерения: от 200 °C до 2500 °C
Простота и надежность в использовании
Дешевизна устройства

Как и любой прибор, преобразователь имеет и свои недостатки, такие как необходимость поддержания температуры одного из проводиков и высокое исходное сопротивление.

По способу применения можно обозначить следующие типы термопар:

ТВР (А) — вольфрамрений-вольфрамрениевые;
ТПР (В) — платинородий-платинородиевые;
ТПП (S, R) — платинородий платиновые;
ТХА (К) — хромель-алюмелевые;
TXK (L) — хромель-копелевые;
ТХК (Е) — хромель-константановые;
THH (N) — никросил-нисиловые;
ТМК (T) — медь-константановые;
ТЖК (J) — железо-константановые

Характеристики термопары:

Тип термопары Темп. коэффициент Длительный температурный диапазон °C Кратковременный температурный диапазон °C Класс точности 1 (°C) Класс точности 1 (°C) ТПР от +200 до +1700 от 0 до +1820 ±0.0025T от 600 °C до 1700 °C ТПП от 0 до +1600 от 50 до +1700 ±1.0 от 0 °C до 1100 °C
±[1 + 0.003(T 1100)] от 1100 °C до 1600 °C ±1.5 от 0 °C до 600 °C
±0.0025T от 600 °C до 1600 °C ТХА 41 от 0 до +1100 от 180 до +1300 ±1.5 от 40 °C до 375 °C
±0.004T от 375 °C до 1000 °C ±2.5 от 40 °C до 333 °C
±0.0075T от 333 °C до 1200 °C ТХК 68 от 0 до +800 от 40 до +900 ±1.5 от 40 °C до 375 °C
±0.004T от 375 °C до 800 °C ±2.5 от 40 °C до 333 °C
±0.0075T от 333 °C до 900 °C ТНН от 0 до +1100 от 270 до +1300 ±1.5 от 40 °C до 375 °C
±0.004T от 375 °C до 1000 °C ±2.5 от 40 °C до 333 °C
±0.0075T от 333 °C до 1200 °C ТМК от 185 до +300 от 250 до +400 ±0.5 от 40 °C до 125 °C
±0.004T от 125 °C до 350 °C ±1.0 от 40 °C до 133 °C
±0.0075T от 133 °C до 350 °C ТЖК 55,2 от 0 до +700 от 180 до +800 ±1.5 от 40 °C до 375 °C
±0.004T от 375 °C до 750 °C ±2.5 от 40 °C до 333 °C
±0.0075T от 333 °C до 750 °C

Купить термопару Вы можете связавшись с нами любы удобным для Вас способом.

Калориметр

hightsent — Sun, 27 Apr 2014 07:23:03 GMT

Калориметр

(от лат. calor — тепло и ...метр) прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе. Термин «К.» был предложен А. Лавуазье и П. Лапласом (1780).

Современные К. работают в диапазоне температур от 0,1 до 3500 К и позволяют измерять количество теплоты с точностью до 10-2%. Устройство К. весьма разнообразно и определяется характером и продолжительностью изучаемого процесса, областью температур, при которых производятся измерения, количеством измеряемой теплоты и требуемой точностью.

К., предназначенный для измерения суммарного количества теплоты Q, выделяющейся в процессе от его начала до завершения, называют К.-интегратором; К. для измерения тепловой мощности L и её изменения на разных стадиях процесса — измерителем мощности или К.-осциллографом. По конструкции калориметрической системы и методу измерения различают жидкостные и массивные К., одинарные и двойные (дифференциальные).

Жидкостный К.-интегратор переменной температуры (рис. 1) с изотермической оболочкой применяют для измерений теплот растворения и теплот химических реакций. Он состоит из сосуда с жидкостью (обычно водой), в котором находятся: камера для проведения исследуемого процесса («калориметрическая бомба»), мешалка, нагреватель и термометр. Теплота, выделившаяся в камере, распределяется затем между камерой, жидкостью и др. частями К., совокупность которых называют калориметрической системой прибора. Изменение состояния (например, температуры) калориметрической системы позволяет измерить количество теплоты, введённое в К. Нагрев калориметрической системы фиксируется термометром. Перед проведением измерений К. градуируют — определяют изменение температуры калориметрической системы при сообщении ей известного количества теплоты (нагревателем К. или в результате проведения в камере химической реакции с известным количеством стандартного вещества). В результате градуировки получают тепловое значение К., т. е. коэффициент, на который следует умножить измеренное термометром изменение температуры К. для определения количества введённой в него теплоты. Тепловое значение такого К. представляет собой Теплоёмкость (с) калориметрической системы. Определение неизвестной теплоты сгорания или др. химической реакции Q сводится к измерению изменения температуры t калориметрической системы, вызванного исследуемым процессом: Q = ct. Обычно значение Q относят к массе вещества, находящегося в камере К. Калориметрические измерения позволяют непосредственно определить лишь сумму теплот исследуемого процесса и различных побочных процессов, таких как перемешивание, испарение воды, разбивание ампулы с веществом и т.п. Теплота побочных процессов должна быть определена опытным путём или расчётом и исключена из окончательного результата. Одним из неизбежных побочных процессов является Теплообмен К. с окружающей средой посредством излучения и теплопроводности. В целях учёта побочных процессов и прежде всего теплообмена калориметрическую систему окружают оболочкой, температуру которой регулируют.

У жидкостных изотермическую К. температуру оболочки поддерживают постоянной. При определении теплоты химической реакции наибольшие затруднения часто связаны не с учётом побочных процессов, а с определением полноты протекания реакции и с необходимостью учитывать несколько реакций.

В К.-интеграторе другого вида — изотермическом (постоянной температуры) введённая теплота не изменяет температуры калориметрической системы, а вызывает изменение агрегатного состояния тела, составляющего часть этой системы (например, таяние льда в ледяном калориметре Бунзена). Количество введённой теплоты рассчитывается в этом случае по массе вещества, изменившего агрегатное состояние (например, массе растаявшего льда, которую можно измерить по изменению объёма смеси льда и воды), и теплоте фазового перехода (См. Теплота фазового перехода). Массивный К.-интегратор чаще всего применяют для определения энтальпии (См. Энтальпия) веществ при высоких температурах (до 2500 °С). Калориметрическая система у К. этого типа представляет собой блок из металла (обычно из меди или алюминия) с выемками для сосуда, в котором происходит реакция, для термометра и нагревателя. Энтальпию вещества рассчитывают как произведение теплового значения К. на разность подъёмов температуры блока, измеряемых после сбрасывания в его гнездо ампулы с определённым количеством вещества, а затем пустой ампулы, нагретой до той же температуры.

Теплоёмкость газов, а иногда и жидкостей, определяют в т. н. проточных лабиринтных К. — по разности температур на входе и выходе стационарного потока жидкости или газа, мощности этого потока и джоулевой теплоте, выделенной электрическим нагревателем К.

К., работающий как измеритель мощности, в противоположность К.-интегратору должен обладать значительным теплообменом, чтобы вводимые в него количества теплоты быстро удалялись и состояние К. определялось мгновенным значением мощности теплового процесса. Тепловая мощность процесса находится из теплообмена К. с оболочкой. Такие К. (рис. 2), разработанные французским физиком Э. Кальве (Е. Calvet, 1895—1966), представляют собой металлический блок с каналами, в которые помещают цилиндрические ячейки. В ячейке проводится исследуемый процесс; металлический блок играет роль оболочки (температура его поддерживается постоянной с точностью до 10-5—10-6 К). Разность температур ячейки и блока измеряется термобатареей, имеющей до 1000 спаев. Теплообмен ячейки и эдс термобатареи пропорциональны малой разности температур, возникающей между блоком и ячейкой, когда в ней выделяется или поглощается теплота. В блок помещают чаще всего две ячейки, работающие как дифференциальный К.: термобатареи каждой ячейки имеют одинаковое число спаев и поэтому разность их эдс позволяет непосредственно определить разность мощности потоков теплоты, поступающей в ячейки. Этот метод измерений позволяет исключить искажения измеряемой величины случайными колебаниями температуры блока. На каждой ячейке монтируют обычно две термобатареи: одна позволяет скомпенсировать тепловую мощность исследуемого процесса на основе Пельтье эффекта, а другая (индикаторная) служит для измерения нескомпенсированной части теплового потока. В этом случае прибор работает как дифференциальный компенсационный К. При комнатной температуре такими К. измеряют тепловую мощность процессов с точностью до 1 мквт.

Обычные названия К. — «для химической реакции», «бомбовый», «изотермический», «ледяной», «низкотемпературный» — имеют историческое происхождение и указывают главным образом на способ и область использования К., не являясь ни полной, ни сравнительной их характеристикой.

Общую классификацию К. можно построить на основе рассмотрения трёх главных переменных, определяющих методику измерений: температуры калориметрической системы Tc; температуры оболочки To, окружающей калориметрическую систему количества теплоты L, выделяемой в К. в единицу времени (тепловой мощности).

К. с постоянными Tc и To называют изотермическим; с Tc= To — адиабатическим; К., работающий при постоянной разности температур Tc— To, называют К. с постоянным теплообменом; у изопериболического К. (его ещё называют К. с изотермической оболочкой) постоянна To, а Tc является функцией тепловой мощности L.

Важным фактором, влияющим на окончательный результат измерений, является надёжная работа автоматических регуляторов температуры изотермических или адиабатических оболочек. В адиабатическом К. температура оболочки регулируется так, чтобы она была всегда близка к меняющейся температуре калориметрической системы. Адиабатическая оболочка — лёгкая металлическая ширма, снабженная нагревателем, — уменьшает теплообмен настолько, что температура К. меняется лишь на несколько десятитысячных град/мин. Часто это позволяет снизить теплообмен за время калориметрического опыта до незначительной величины, которой можно пренебречь. В случае необходимости в результаты непосредственных измерений вводится поправка на теплообмен, метод расчёта которой основан на законе теплообмена Ньютона — пропорциональности теплового потока между К. и оболочкой разности их температур, если эта разность невелика (до 3—4 °С).

Для К. с изотермической оболочкой теплоты химической реакции могут быть определены с погрешностью до 0,01%. Если размеры К. малы, температура его изменяется более чем на 2—3 °С и исследуемый процесс продолжителен, то при изотермической оболочке поправка на теплообмен может составить 15—20% от измеряемой величины и существенно ограничить точность измерений. В этих случаях целесообразнее применять адиабатическую оболочку.

При помощи адиабатического К. определяют теплоёмкость твёрдых и жидких веществ в области от 0,1 до 1000 К. При комнатных и более низких температурах адиабатический К., защищенный вакуумной рубашкой, погружают в Дьюара сосуд (См. Дьюара сосуды), заполненный жидким гелием, водородом или азотом (рис. 3). При повышенных температурах (выше 100 °С) К. помещают в термостатированную электрическую печь.

Лит.: Попов М. М., Термометрия и калориметрия, 2 изд., М., 1954; Скуратов С. М., Колосов В. П., Воробьев А. Ф., Термохимия, ч. 1—2, М., 1964—66; Кальве Э., Прат А., Микро-калориметрия, пер. с франц., М., 1963; Experimental thermochemistry, v. 1—2 N. Y. — L., 1956-62.

В. А. Соколов.

Рис. 1. Жидкостный калориметр-интегратор с изотермической оболочкой (схема): 1 — «калориметрическая бомба»; 2 — нагреватель для возбуждения реакции; 3 — собственно калориметр (сосуд, заполненный водой); 4 — термометр сопротивления; 5 — холодильник (трубка, через которую можно пропускать холодный воздух); 6 — изотермическая оболочка калориметра, заполненная водой; 7 — нагреватель оболочки; 8 — контактный термометр для регулировки температуры оболочки; 9 — контрольный термометр; 10 — мешалки с приводом.

Рис. 2. Калориметр Э. Кальве для измерения тепловой мощности процессов (схема): 1 — калориметрическая ячейка с термопарами; 2 — блок калориметра; 3 — металлические конусы для создания однородного поля температур в блоке; 4 — оболочка; 5 — нагреватель для термостатирования прибора; 6 — тепловые экраны; 7 — тепловая изоляция; 8 — трубка для введения вещества в калориметр; 9 — окно для отсчётов показаний гальванометра 10.

Рис. 3. Адиабатический калориметр для определения теплоёмкости при низких температурах (схема): 1 — калориметр (а — сосуд для вещества, б — термометр сопротивления, в — нагреватель); 2 — адиабатические оболочки (ширмы); 3 — вакуумная рубашка; 4 — труба для откачки; 5 — трубка для электрических проводов.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Сверхпроводимость,

hightsent — Sun, 20 Apr 2014 13:33:11 GMT

лСверхповодимость и ее Лжи.

ЕВоистину, Сущее спятило!

Вселенная, над которой СамОн, как проклятый, корпел неделюЕ

Морщась ПространствомЕ

Оглушительно треща ВременемЕ

Шипя, и воя ВеществомЕ

Неслась в одном направлении, распадаясь на Простое...

СамОн бросил 200 баксов двум весталкам, которых снял в одном очень уютном храме АполлонаЕ

Едва натянув штаны, не снимая резинок с обеих отпущенных по случаю, инструментовЕ

Е пулей выскочил в верещащую ПустотуЕ

ЕФерримагнитная начинка Звезд, Планет, Туманностей, с такой любовью, и терпением СамИм сваянноеЕ

Естремительно втягивалось в Точку где-то в районе желтого карлика G4, на окраине Млечного Пути.

Еломились лавиной шеренги тщательно отшлифованных атомов Никеля, Неодима, Железа.

Навстречу им столь же стремительно неслись новопреставившиеся души Эйнштейна, Планка, Ньютона, Ландау, Гинзбурга,

Впереди всех - чистая, и трудолюбивая душа Х.Каммерлинга-ОннесаЕ

ЕСамОн переместилсяЕ

ЕКак мог скороЕ

ЕПоздно!

ЕНа Месте криогенной лаборатории, шипела, и колыхалась свежая СингулярностьЕ

ЕСамОн смачно и длинно выругался...

ЕВсе нужно было начинать сначалаЕ

ЕДа будет Свет!...

Ложь Первая Забавная - Аллочковая.

Сверхпроводимость, состояние, в которое при низкой температуре переходят некоторые твердые электропроводящие вещества.ЕДва из наиболее удивительных явлений, которые наблюдаются в сверхпроводящем состоянии вещества, Ч исчезновение электрического сопротивления в сверхпроводнике и выталкивание магнитного потока из его объема. (Кругосвет)

Сверхпроводимость,

свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Tk, характерной для данного материалаЕ

ЕОсновные явления. Скачкообразное исчезновение сопротивления при понижении температуры впервые наблюдал X. Камерлинг-Оннес (1911) на ртути (БСЭ).

Что объединяет оба этих определения лсверхпроводимости?

Правильно.

Их объединяет наивная Ложь Первая Забавная Ц Аллочковая.

Звучит и выглядит она так:

- лИсчезновение электрического сопротивления многих проводников.

Что произошло бы с нашим Миром, будь это правдой?

- Любое, сколько угодно малое, приложенное к кусочку замерзшей ртути Х. Камерлингом, электрическое напряжение, вызывало бы в ртутном образце бесконечно большой ток.

Ну а бесконечный ток создал бы бесконечно сильное магнитное поле.

Которое в свою очередь немедленно притянуло бы к Х.Камерлингу, вернее к его кусочку замерзшей ртути, все ферромагнитное содержимое Вселенной.

В результате Ц лбольшой бах наоборот.

Ферримагнитная Вселенная коллапсирует к потерявшей совестьЕ, то есть лсопротивление ртути.

Наступает полный пипец, как сказала бы АллочкаЕ

Но!

Хвала Создателю!

лСверхпроводящий образец, таки, сохранил лэлектрическое сопротивление в неприкосновенности, и Вселенная уцелела.

Однако!

Что-то же обнулилось в эксперименте Камерлинг-Оннес?

Что?

Чтобы ответить на этот вопрос нужно выяснить, а что такое это самое лэлектрическое сопротивление проводникаЕ

Ложь Вторая Застенчиво-Туповатая.

лЕСвойство проводников ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлениемЕ (учебник по физике)Е

лЕЭлектрическое сопротивление это противодействие оказываемое материалом проводника движению электроновЕ(другой учебник по физике)

лЕЭлектрическое сопротивление Ч мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока. Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, оказывающую электрическое сопротивление токуЕ(третий учебник по физике)

Да-да!

Вот так нелепо определяет понятие лэлектрическое сопротивление большинство учебников, по которым лучат физике молодые, неокрепшие мозги школяров.

Что здесь отвратительно Логике, оскорбляет Здравый Смысл, и Разум?

Правильно, - Ложь Вторая Туповатая - Застенчивая.

Звучит и выглядит она так:

алЕпротиводействие вещества, материала, тела, проводника протеканиюа электрического токаЕ

Соберите электрическую цепь из Батарейки, Вольтметра, Амперметра, и пары Электродов.

Подключите Электроды к Батарейке.

Уберите из пространства между электродами все Вещество, какое найдете.

Ток - есть?

Тока - Нет.

А ведь Вещества, лпротиводействующего протеканию тока между электродами нет совсем вообще напрочь.

Вакуум там, между электродами-то.

Поместите между электродами немного вещества в виде цилиндра из меди.

Есть ток!

Да какой!

Добавим вещества в зазор, увеличив диаметр медного цилиндра.

Мать твою!

Ток Ц возрос.

И, надо же, - возрос как раз на столько, на сколько больше вещества оказалось в зазоре!

Вывод очевиден:

Вещество (материал) не оказывает противодействия электрическому току.

Вещество (материал) Ц единственное, что этот самый ток обеспечивает, поддерживает.

Почему так?

Дело в том, что Электрический Ток в Веществе не РекаТекущаяПоРуслу.

Электрический Ток в Веществе Ц АпельсиныПлывущиеПоРеке.

Электрический Ток в Веществе не ВетерДующийВТрубе.

Электрический Ток в Веществе Ц ПарНесомыйВетромВТрубе.

Нет свободно летящих Молекул Пара (свободных носителей заряда*), - нет Парового (Электрического) Тока.

*Традиционно считается, что рольа носителейа электрическогоа тока в проводниках, диэлектриках, и полупроводниках выполняют лсвободные электроны.

Возможно вполне, но мы, Профессионалы, предпочитаем называть то, что составляет Электрический Ток Ц лНосителями Заряда, поскольку не знаем как лэлектроны выглядят, и выглядят ли как-нибудь вообще.

ПароГимн (Гимн Пару).

ЕПаровой Ток (ПароТок) Ц направленное движение Молекул Пара по Ветру.

Если Молекул Пара в Ветре нет (вакуум, например) Ц ПароТока тоже нет вовсе, - лПаровое сопротивление Ветра бесконечно велико.

Сила ПароТока аскладывается изаа Массы всех Молекул Пара Q, переносимых Ветром через сечение S за единицу времени.

В полном соответствии с определением силы ПароТока, и Здравым Смыслом:

I = Q / t;

Помним, что:

Q = neSvt

n Ц Средняя объемнаяа концентрация свободных Молекул Пара, приходящаяся на единицу объема - лобъемная плотность Пара;

e Ц Средняя масса Молекулы Пара.

S Ц Средняя Площадь сечения ПароТока;

v а- Средняя скорость перемещения свободных Молекул Пара через сечение Ветра

Перепишем:

I = neSv

Здесь:

I Ц Сила ПароТока.

Скорость полета Пара по Трубе определяется скоростью Ветра E, в Трубе дующего,

V = pE,

*в общем случае p = f(v)

Которая, в свою очередь, зависит от перепада давления на концах Трубыа u, иа Длины Трубы L

E = u / L

V = p u / L

Следовательно:

I = neS p E

I = neS p u / L

Обозначим:

Y = neS p / L

Здесь Y Ц Паровая Проводимость Трубы.

I = uY

Величину обратную Проводимости, обозначим, как R, и назовем лПаровым Сопротивлением Трубы.

R = 1/Y = L/(neS p)

I = u/RЕ

Помните, друзья, выражение для лсопротивления Трубы протеканию Парового Тока из ПароГимна?

Перепишем его для Тока Электрического:

R = 1/Y = L / (neSp), (1);

Здесь:

n Ц объемная концентрация свободных Носителей электрического Заряда в Веществе (лобъемная плотность Электронного Пара);

e Ц Средняя величина электрического заряда элементарного Носителя (Электрона).

S Ц Площадь сечения Тока;

L Ца Длина Тока.

P Ц лтекучесть электричества в Веществе Образца (Проводника).

Что видим?

- Правильно.

Во-первых, лсопротивление никуда НЕ может деться!

Поскольку никуда не могут детьсяа n,e,S,L,P.

Во-вторых, непосредственно определить величину лСопротивления Образца не удастся, в силу физической невозможности непосредственного измерения n, e, и p.

Поэтому, лэлектрическое сопротивление Вещества определяют косвенными методами:

При измерении лбольших сопротивлений к образцу прикладывают нормированное напряжение Un, и измеряют протекающий через образец ток I.

При измерении лмалых сопротивлений, через образец пропускают нормированный ток In, и измеряют напряжения U на Образце.

Затем вычисляют лсопротивление Проводника, применяя формулу Ома.

R = Un / I;

r = U / In;

И, впадают в Грубую Ошибку.

Грубую ошибку, которая, естественно простительна для теплофизика, начала 20 века Камерлинга-Онесса.

Грубую ошибку, которая совершенно непростительна для гениев-теоретиков гламурной лфизики века этого конца.

Грубую ошибку, которую естественно легко совершают гении гламурной теоретической лфизики Ландау и Гинсбург.

Грубую ошибку, которую никогда не совершит Профессиональный Инженер - Электромеханик.

Вы уже догадались, друзья?

Правильно!

Напряжение U на участке электрической цепи складывается не только из падения напряжение на ломическом сопротивлении цепи, но и из электродвижущих сил, на этом участке действующих.

Даже, если этот Участок Электрической Цепи Ц всего только медная проволочка, или кусочек переохлажденной ртути.

Итак, для любого участка электрической цепи:

U = Sum (iR) + Sum(E), (3);

Здесь:

Sum (iR) - сумма лпадений напряжения на лактивных сопротивлениях цепи.

Sum(E) Ц сумма всех электродвижущих сил (ЭДС.) в цепи, например таких как:

ЭДС Индукции, и Самоиндукции (ЭДСИ) Em,

ТермоЭДС (ТЭДС) Et,

Химическая ЭДС (ХЭДС) Ek.

В эксперименте Камерлинга-Онесса, разумеется, использовался второй метод лизмерения лсопротивления ртутного образца, поскольку лсопротивление холодных металлов очень мало.

Камерлинг пропускал через образец специально ограниченный постоянный ток I от батареи (в те времена, даа и сейчас нередко, химические источники тока, как наиболее стабильные, используются для подобных целей), и замерял напряжения U на образце с помощью чувствительного лнапряжеметра.

По величине этого падения, судил о лэлектрическом сопротивлении r аобразца.

При охлаждении образца из ртути до некоторой критической температуры Tk Камерлингом было отмечено быстрое (лскачкообразное) уменьшение U до нуля.

Что и было интерпретировано им, и его последователями, как - лисчезновение сопротивления.

Однако, друзья, как вы понимаете, лсопротивление лобнулиться никак не может.

Проводимость Образца, обратной величиной которого лсопротивление, Ц конечна, по причине конечного количества Свободных Носителей Заряда n в Образце, и конечной скорости v их движения по Образцу.

Но, если лсопротивление исчезнуть не может, куда же делось U?

Естественно-очевидное объяснение этому лчудесному феномену найдется немедленно, стоит только устранить Грубую Ошибку.

ЕЗапишем правильное выражение для напряжения на Образце холодной Ртути из опыта Камерлинга-Онесса:

U = iR + Em + Et +Ek, (4)

Здесь:

iR - лпадение напряжения на лсопротивлении Образца.

Em - ЭДС Индукции, и Самоиндукции (ЭДСИ),

Et - ТермоЭДС (ТЭДС),

Ek - Химическая ЭДС (ХЭДС).

Образец Проводника из замерзшей ртути в опытах Камерлинга-Онесса имел небольшие линейные размеры (длину в направлении тока), а сам ток использовался постоянный, поэтому, слагаемым Em можно пренебречь.

Так же можно пренебречь эдс химического происхождения Ek, ввиду почти идеальной химической инертности Гелия, по отношению к Металлам.

А вот температурный режим в опыте Ц весьма экстремальный.

Поэтому, ТермоЭДС в этом опыте весьма значительна, имеет принципиальное значение.

Теперь мы можем переписать (4) с учетом упрощений.

U = iR - Et, (5)

Поскольку, в эксперименте Камерлинга напряжение на образце обнулялось, записываем.

U = iR - Et = 0, (6);

А, вот и условие обнуления, лисчезновения напряжения на Образце лсверхпроводящего кусочка ртути:

iR = Et

Итак, необходимая, и достаточная причина лисчезновения напряжения на лсверхпроводящем Образце Ц наличие внутри него источника термоэлектродвижущей силы, компенсирующей влияние лсопротивления Образца.

Именно она лобнуляет напряжение на Образце, создавая иллюзию лисчезновения сопротивления - иллюзию лсверхпроводимостиЕ

Е лЕТермоэлектрические явления,

совокупность физических явлений, обусловленных взаимосвязью между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках. Т. я. являются эффекты Пельтье, Томсона и Зеебека Е

ЕВы обращали внимание, друзья, что при протекании Электрического Тока по Веществу обязательно выделяется Тепло, а Температура Вещества, по которому Ток протекает, норовит подняться?

Замечали?

А почему, спрашивали себя?

Правильно.

Ответ очень простой.

Температура повышается потому, потому, что Носители Заряда, электроны например, - тоже Вещество Ц его Частицы.

И, коль скоро, приобретают к имеющейся тепловой скорости vt, дополнительную токовую скорость vc по Проводу, то, разумеется, приобретают к имеющейся температуре t, соответствующую дополнительную температуру tc.

А как же иначе.

Если Проводник с Током охлаждать, отводя тепло с поверхности провода, внутри Проводника с Током возникает ТермоЭДС (Объемный эффект Зеебека), которая помогает внешней э.д.с. (или напряжению) лпрогонять Пар и Апельсины через этот самый Проводник.

В результате, падение напряжения на Проводе уменьшается, тем сильнее, чем сильнее Провод охлаждается.

Чтобы снять всякие сомнения в этом, предлагаю провести простенький опыт:

Подключите к источнику постоянного неизменного тока i достаточно длинный кусок металлической проволоки, и измерьте на ее концах напряжение u1.

Затем погрузите проволоку в холодную воду (а лучше - в дробленый лед), и убедитесь, что напряжение u2 на концах Проволоки уменьшилось.

А вы думали, что с понижением температуры Проводника, луменьшается его л сопротивление?

Вас обманули буквари, друг мой*.

лСопротивление Проводника уменьшиться никак не может, поскольку число Носителей Тока n НЕ менялось, как и Средняя Скорость их перемещения v вдоль по Проводника.

Обратите внимание, друзья.

При охлаждении одного и того же медного провода, для лпрокачки через него одного и того же количества Носителей (одно и того же тока силой i = 100.3 Ц 100.8 mA), требуется напряжение u2 = 0.88 mV.

То есть, разность температур в 20 *а (295* Ц 275*)

обеспечила объемную ТермоЭДС величиной 0.10 V, помогающую внешнему напряжению поддерживать ток в проводе, что составляет, примерноа 10% от прежнего лтеплого значения u1 = 0.98 mV..

Нетрудно посчитать, что при понижении температуры охлаждения до 0, ТермоЭДС справится со всем током без помощи внешнего напряжения,а u2 станет равной нулю, и наступит лсверхпроводимостьЕ

ЕПричина возникновения ТермоЭДС проста, и самоочевидна.

Электронный Пар Ц тоже Пар (газ), и, при прочих равных условиях,а его Давление тем больше, чем выше его Температура.

По этой причине, Электронный Пар лв середке Проводника горячее, чем на поверхности.

И, до тех пор, пока Температура лэлектронного газа внутри провода больше, чем снаружи, в полном соответствии со Здравым Смыслом, и Законом Природы, Электронный Пар этот устремляется оттуда, где его температура и давление больше, - туда, где его температура и давление меньше.

А как же иначе.

Вот эта Сила разности давлений, как раз и заставляет лэлектроны (или другие Носители Заряда) лцеленаправленно дрейфовать, из лгорячей зоны в лхолодную, совершая Электрический Ток.

И называется эта сила - ТЕРМОЭДС (термоэлектродвижущая сила).

И будет существовать эта ТермоЭДС до тех пор, покаа в Провод подаются Горячие, разогретые до v, Электроны.

Рис. 3. Образование объемной ТермоЭДС в Проводнике

Другими словами, охлаждаемый снаружи Проводник с Током представляет собой лтермопару, лхолодный спай которой расположен на поверхности Проводника, а лгорячий - внутри.

ТермоЭДС Проводника с Током направлена Радиально, Перпендикулярно Оси Основного Тока, и поэтому поддерживает любое из двух аксиальных направлений его течения**.

**У кого-то могли возникнуть сомнения в том, что Радиально (перпендикулярно оси Тока) направленная сила способна поддерживать Перпендикулярное, по отношению к ней Движение Носителей..

Конечно,а я мог бы призвать на помощь математику Ц продажную девку всех теорийЕ

Нарисовать кучу стрелок Ц векторов.

Исполосовать бумажку всякими прямыми, кривыми, ровными, косыми, перпендикулярами, и проекциямиЕ

Иа аналитически лдоказать это, ноЕ

Но, я предложу провести простойа эксперимент:

Налейте в ванну воды.

Подождите, пока вода устоится, и перестанет ерзать.

Выньте пробку из сливного отверстия.

1. Закрутите рукой воду над отверстием налево (против часовой стрелки).

Убедитесь, что радиальная сила, действующая на воду в сторону сливного отверстия, поддерживает перпендикулярное ей тангенциальное круговое движение воды в воронке в приданном ей и направлении Ц налево (против часовой стрелки).

2. Закрутите рукой воду над отверстием направо (по часовой стрелке).

Убедитесь, что радиальная сила, действующая на воду в ту же самую сторону сливного отверстия, поддерживает перпендикулярное ей тангенциальное круговое движение воды в воронке в приданном ей и направлении Ц направо (по часовой стрелке).

Если вы будете подливать в ванну столько воды, сколько ее сливается, однажды запущенная во вращение вода будет крутиться в заданном направлении лпо инерции вечно, как если бы вода в воронке не обладала вязкостью, была лсверхтекучей.

К этому, и еще одному эксперименту я вернусь в другом специальном эссе, когда будем лобижать П.Л. Капицу, получая сверхтекучую водопроводную воду при комнатной температуре.

А пока вернемся к лсверхпроводимости

ЕСовременная Реальная Физика различает несколько разновидностей ТермоЭДС.

Для случая лсверхпроводимости имеют значение одна из них - лОбъемнаяа Радиальная ТермоЭДС Etv,

Величина всякой ТермоЭДС зависит от температур горячей T1 и холодной T2 зон и от материала проводника.

Etv = iR a(T1-T2)/T1, (8);***

***Аналитический Вывод выражения для Etv ая опускаю, ввиду того, что текст итак уже неприлично набрался математики, вывод этой формулы я вынесу в отдельное эссе.

Коэффициент a - термоэлектрическая способность Вещества (термосила, коэффициент ТермоЭДС, или удельная ТермоЭДС).

Перепишем (5), с учетом (8)

U = iR - Et = iRХ(1 - a(T1-T2)/T1)) (9);

По мере уменьшения температуры Образца T2, ТермоЭДС Etа постепенно возрастает, лсопротивление Образца rЦ постепенно уменьшается.

И, разумеется, по достижении лтемпературы идеальной проводимости лсопротивление любого моновеществаа в конце концов лисчезнет.

Однако, в реальности это событие наступает существенно раньше, уже при достижении, так называемой, лкритической температуры сверхпроводимости Tk.

По достижении лкритической температуры, Электронный Газ вблизи поверхности конденсируется в Электронный Туман, и его давление P2 скачком падает до нуля.

Происходит, примерно, то же самое, что случается с водяным паром, когда вы дышите на холодное оконное стекло...

Термосила a Вещества скачком возрастает до asup.

Напряжение на Образце падает до нуля скачком.

| iRХ(1 - a(T1-T2)/T1)), для t > Tk;

U = |

| iRХ(1 - asup(T1-T2)/T1)), для t <= Tk; (лсверхпроводящий режим)

asup >> a

Таким образом, лсверхпроводящее состояние Образца возможно в весьма узком диапазоне температур и токов.

Если Температура вблизи поверхности будет выше лточки росы Tk, Электронный Газ (Пар) не конденсируется, скачкообразного наступления лсверхпроводимости не наступит.

Если Ток через Проводник будет слишком велик, перегретый Электронный Пар не сможет конденсироваться, и лсверхпроводимость также лвыключится.

Это обуславливает несколько характерных физических лсверхпроводниковых эффектов:

лИсчезновение лсверхпроводящей ТермоЭДС при повышении Температуры Проводника, выше лкритической Tk.

лИсчезновение лсверхпроводящей ТермоЭДС при повышении Силы Тока через Образец выше лкритической ik.

..У особо упертых, перечитавших букваря, ортодоксов может возникнуть вопрос, - а почему же лЭлектроны не всякого вещества лвыпадают в осадок?

Отвечу вопросом на вопрос.

А кто вам сказал, миляги, что должны?

Не всякий пар, не во всякой долине туманом клубится...

Да и вообще, ребята!

Откуда следует, что лЭлектроны разных Веществ одинаковые?!

Что дает вам основание так полагать?

В букваре так написано?

Ну так, в букварях много бреда всякого.

А по факту?

А по факту, - разные Вещества состоят из разных по размеру и массе Молекул.

Разные Молекулы - из разных же по размеру, и массе Атомов.

Естественно, что разные Атомы состоят из разных по размеру, массе, даа и лзаряду Ядер и лЭлектронов.

А то, что Атомы, якобы лсостоят из одинаковых лПротонов-Нейтронов, и электронов, -а так это гипотеза, не более.

Причем гипотеза, которую так сильно тянули за уши, что они ослиные буквальноЕ

Если вы будете сбрасывать кирпичи с определенной высоты на асфальт, вы очень скоро заметите, что они раскалываются в основном на пару примерно одинаковых лполовинок.

И что?

Значит ли это, что Кирпич состоит из лПоловинок, склеенных сильным взаимодействием?

Что касается лмассы Электрона, - так ее не взвешивал никто.

А то, что измерили, - не масса, а - импульс.

Худой - Быстрый лЭлектрон окажет на Детектор Импульса точно такое же воздействие, как Толстый - Медленный.

Про лэлементарный заряд электрона вообще не стоит заикаться.

Внимательно изучите описание нобелевского эксперимента Милликена, друзья.

Вчитавшись в смысл, поймете, что лЭлектрон обязан своим лэлементарным зарядом ЙЕ не собственным лфундаментальным электрическим талантам.

Но, исключительно, использованному Милликеном, СЕКУНДОМЕРУ.

Не думаете же вы, что гламуры запели про лКварки с лдробным электрическим зарядом от хорошей жизни?!

Пошли дальше, однако.

Наличие лпоперечной радиальной ТермоЭДС Etv обуславливает лпоперечную радиальную же составляющую Электрического Тока it.

В свою очередь Радиальный Ток it обуславливает ряд характерных дополнительных физических эффектов, в том числе пару лсверхпроводниковых:

3. Вытеснение основной лмассы Носителей Заряда (лЭлектронов) к поверхности Проводника Ц лСкин Ц эффект.

4. Вытеснение магнитного поля из лтела Проводника Ц лЭффект Мейснера (лсверхпроводниковый).

5. Уменьшение и полное блокирование it внешним продольным магнитным полем величиной более лКритической (лсверхпроводниковый).

Все, выше перечисленные эффекты, порознь и вместе, разумеется, наблюдаются в экспериментах со лсверхпроводимостью.

Что дает основание уверенно полагать лсверхпроводимость не гламурным лмакроскопическим квантовым чудом, а

весьмаобыческим кондовым термоэлектричеством.

Теперь, когда вы знаете теорию лсверхпроводимости, ее устройство, и принцип работы, не трудно получить ее при комнатной температуре.

Что я прямо сейчас и сделаю на ваших глазах.

Смотри сюда:

В качестве Образца проводника со встроенной ТермоЭДС использована обыкновенная термопара.

В качестве лжидкого гелия - талая вода в прямоугольной плошке.

На фотографии слева хорошо видно, что при токеа i1 = 69 mkA, падение напряжения на Образце u1 = 0.7 mV.

То есть, лсопротивление Образца

R1 = u1 / i1 = 0.007 / 0.00007 100 Ohm

На фотографии справа видно, что лсопротивление Образца приа погружении в лжидкий гелий исчезло

r2 = u2 / i2 = 0.0 / 0.00007 0 Ohm

Вот прямо сейчас перед вашими глазами она самая и есть Ц лсверхпроводимость.

В эксперименте я использовал, разумеется, не объемную ТермоЭДС, а ее контактную разновидность.

Почему?

Потому, что заставить сконденсироваться Электронный Пара при комнатной температуре НЕ удастся, как НЕ удастся перевести в жидкое состояние водород при комнатной температуре.

Однако, принцип работы лсверхпроводимости от этого НЕ меняетсяЕ

ЕВ заключительной части будем развенчивать Большие Лжи, связанные со лсверхпроводящими магнитамиЕ

Окончание следуетЕ

а

Что такое полупроводник

hightsent — Fri, 11 Apr 2014 01:58:17 GMT

НОВОЕ СВОЙСТВО

Раньше мы подробно говорили о двух видах полупроводников — электронном и дырочном. В первом при нагревании освобождаются электроны, во втором — появляются дырки.

Сделаем из каждого такого полупроводника по брусочку, поставим их рядом и припаяем сверху к их торцам металлическую пластину. Получилось нечто вроде буквы «П» — так называемая термопара, или термоэлемент. Теперь прижмем спаянные концы брусочков (верхнюю перекладину буквы) к чему-нибудь горячему, а свободные концы, наоборот, охладим.

Простейшая полупроводниковая термопара.

Справа — столбик электронного полупроводника, а слева — дырочного. В концах столбиков скапливаются освобожденные теплом электрические заряды. Так тепло преобразуется в электрическую энергию.

В нагретом конце электронного брусочка появятся {46} освобожденные нагреванием электроны. Они забегают, начнут сталкиваться между собой, разлетаться в разные стороны. И при этом многие перекочуют в холодный конец брусочка — туда, где свободнее, меньше «толкотни». Но мы помним, что электроны — отрицательно заряженные частички. Стало быть, как только в холодном конце брусочка появится их избыток, там возникает отрицательный электрический заряд.

В горячем конце дырочного бруска возникают дырки. Они также перемещаются в холодный конец. Но, как вы помните, дырка ведет себя подобно частице, наделенной положительным электрическим зарядом. Значит, холодный конец дырочного брусочка термопары приобретает положительный заряд.

Эти заряды тем больше, чем значительнее разность температур горячего и холодного концов обоих брусочков. {47}

Итак, на холодных концах термопары появились разноименные электрические заряды. Стоит соединить их проволочкой, и по ней потечет электрический ток. Тепло превращено в электроэнергию. Это и происходит в нашей лампе.
СЕКРЕТ «ВОРОТНИКА»

Заглянем под «воротник» лампы. Там тесно прижались друг к другу серые, тускло блестящие столбики величиной с ириску «Золотой ключик». Это термоэлементы. В них и рождается электрический ток.

Какие полупроводники можно применить для термопар? Нетрудно понять, что они должны удовлетворять следующим требованиям: во-первых, создавать нужное количество электронов или дырок при нагревании; во-вторых, неплохо проводить электрический ток (тогда электроны или дырки легче перекочуют от нагретых концов к холодным); в-третьих, плохо передавать тепло (чтобы резче была разница температур на противоположных концах термопар).

Нелегко найти вещества, наделенные одновременно всеми этими свойствами. Как правило, материал, хорошо проводящий электрический ток, отлично проводит и тепло. Только глубокий теоретический анализ явления и многочисленные опыты помогли ученым создать нужные материалы — особые сплавы со специальными примесями; сплавы эти неплохо проводят ток, а примеси как бы

укрепляют, «дисциплинируют» внутренний строй атомов, удерживают их от чрезмерно сильного теплового движения. В результате теплопроводность материала уменьшается. Из таких сплавов и сделаны термоэлементы нашего «воротника».

Соединенные друг с другом последовательно и параллельно, термопары образовали трубку. Когда лампа зажжена, внутренние их спаи нагреваются «отсветившими», но еще горячими газами, которые поднимаются от фитиля.

{48}

«Прадедушка» современных термоэлектрогенераторов — «партизанский котелок».

А наружные спаи охлаждаются комнатным воздухом через пластины радиатора (их-то мы и сравнивали со складками «жабо»). Разница температур достигает 250—300 градусов. Этого вполне хватает, чтобы получить энергию для питания многолампового радиоприемника.

Удивительный светильник, с которым мы познакомились, носит название ТГК — термоэлектрогенератор керосиновый. Сейчас такой аппарат уже не редкость. Первые образцы его появились в 1950 году, а теперь он значительно усовершенствован и продается во многих сельских магазинах.

У этой установки любопытная история. Еще не имея полупроводников, физики пробовали строить термоэлектрогенераторы с термопарами из металлов. Однако экономичность таких устройств была ничтожной. В годы Великой Отечественной войны у нас был создан «партизанский котелок» — прадедушка современных термоэлектрогенераторов. {49} То был металлический сосуд в форме крестьянского чугуна, в дне которого находился блок полупроводниковых термоэлементов. В «партизанский котелок» наливали холодную воду и вешали его над горящим костром. Энергии, которую он вырабатывал, было достаточно для маленькой армейской радиостанции «Север».

В 1946 году появились термоэлектрогенераторы в виде самовара. Они обладали уже довольно высоким коэффициентом полезного действия — около 4 процентов (такую долю тепла они превращали в электроэнергию). Еще пять лет спустя советские физики создали печь-термоэлектрогенератор на дровах. Она вырабатывала 100—200 ватт электроэнергии.

Термоэлектрогенератор на керогазе. Прибор питает энергией колхозную радиостанцию «Урожай».

{50}

Сейчас промышленность начинает выпускать термоэлектрогенератор типа ТГУ-1 мощностью 16 ватт. Он действует от керогаза и питает энергией колхозную радиостанцию «Урожай». На полевых станах смеются: наши связисты стали сродни поварам. Шутки шутками, а энергия, «приготовленная на керогазе», дешевле, чем полученная от батарей. Любой МТС гораздо выгоднее приобрести керосиновый термоэлектрогенератор, чем покупать для своей радиостанции батареи. Над термоэлектрогенераторами трудятся и зарубежные физики. В США, например, созданы установки, где в электроэнергию преобразуется тепло горючего газа.

Измер

hightsent — Tue, 08 Apr 2014 12:50:18 GMT

Измерение температурыМатериалы / Измерение температуры
Страница 8

Измерительная схема автоматического потенциометра в принципе не отличается от схемы не автоматического потенциометра (рис. 10).
Схема имеет три источника напряжения (батарея Б, нормальный элемент НЭ и термопару Т) и три цепи. Цепь батареи выполнена в виде моста: в диагональ BD включается питание, а в диагональ CA - цепь термопары. Цепь нормального элемента подключается к плечу CD компенсационной цепи. С помощью переключателя П в цепь термопары или в цепь нормального элемента включается электронный усилитель ЭУ (в том числе и вибрационный преобразователь). При включении цепи нормального элемента вводится шунтирующее сопротивление R1, параллельное электронному усилителю, так как в этом случае величина напряжения небаланса бывает много больше, чем при включении цепи термопары.
Электронные автоматические потенциометры называют иногда приборами с непрерывной балансировкой, так как измерение небаланса производится здесь с частотой переменного тока 50 Гц.
Широкое применение имеют многоточечные автоматические потенциометры с самопишущим устройством, предназначенным для записи показаний нескольких термопар. Такие потенциометры имеют автоматически действующие переключатели для поочередного включения в измерительную цепь цепей отдельных термопар. Запись производится либо различным цветом, либо определенными знаками для каждой термопары.
Поверка потенциометров производится путем сравнения их показаний с показаниями образцовых потенциометров более высокого класса точности. Погрешность образцового потенциометра не должна превышать 1/3 К, где К – численное выражение класса точности поверяемого прибора.
1.6. Бесконтактное измерение температуры
Основные понятия и законы излучения
О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает.
Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрами. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 0С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния измерителя на температурное поле нагретого тела, так как в процессе измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Поэтому данные методы получили название бесконтактных.
На основании законов излучения разработаны пирометры следующих типов:
1. пирометр суммарного излучения (ПСИ) – измеряется полная энергия излучения;
2. пирометр частичного излучения (ПЧИ) – измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участки спектра;
3. пирометры спектрального отношения (ПСО) – измеряется отношение энергии фиксированных участков спектра.
В зависимости от типа пирометра различаются радиационная, яркостная, цветовая температуры.
Радиационной температурой реального тела Тр называют температуру, при которой полная мощность АЧТ равна полной энергии излучения данного тела при действительной температуре Тд.
Яркостной температурой реального тела Тя называют температуру, при которой плотность потока спектрального излучения АЧТ равна плотности потока спектрального излучения реального тела для той же длины волны (или узкого интервала спектра) при действительной температуре Тд.
Цветовой температурой реального тела Тц называют температуру, при которой отношения плотностей потоков излучения АЧТ для двух длин волн и равно отношению плотностей потоков излучений реального тела для тех же длин волн при действительной температуре Тд.
Пирометры частичного излучения
К данному типу пирометров, измеряющих яркостную температуру объекта, относятся монохроматические оптические пирометры и фотоэлектрические пирометры, измеряющие энергию потока в узком диапазоне длин волн.
Оптические пирометры
Принцип действия оптических пирометров основан на использовании зависимости плотности потока монохроматического излучения от температуры. На (рис. 11) представлена схема оптического пирометра с "исчезающей" нитью, принцип действия которого основан на сравнении яркости объекта измерения и градуированного источника излучения в определенной длине волны.

Скоростная термопара

hightsent — Mon, 07 Apr 2014 11:04:25 GMT

Скоростные термопары, установленные перед пароохладителем, позволяют получить практически безынерционный опережающий импульс по топочному возмущению, благодаря чему повышается качество регулирования температуры пара. Такое решение принято в связи с тем, что газовые скоростные термопары оказались непригодными для - непосредственного измерения топочных возмущений из-за пульсации температуры газов.
Характеристики термопар, применяемых в комплекте с электронными регуляторами системы ВТИ.| Характеристики раз гона термопар.| Малоинерционная термопара системы ВТИ.
Скоростная термопара ( рис. 4 - 22 6) имеет два горячих спая и состоит из трех электродов, два из которых имеют одинаковые знаки.

Скоростные термопары типов ТПС и ТГС применяются для получения сигнала, приблизительно пропорционального скорости изменения температуры.
Чувствительный манометр типа 4МП с индукционным датчиком.| Дифференциальный манометр типа ДММ.
Вместо скоростной термопары в схеме регулирования может быть применен электронный дифференциатор типа ЭД-Т, подключаемый последовательно с обычной термопарой.

Как устроена и работает скоростная термопара.

В последние годы вместо скоростных термопар стали широко применять обынные термопары, последовательно соединенные со специальными дифференциаторами. Такое конструктивное решение позволяет получить такой же импульс, как и в случае применения скоростной термопары.

В отличие от обычной термопары скоростная термопара состоит не из двух термоэлектродов, а из трех и имеет не один рабочий спай, а два.

Эквивалентная постоянная времени благодаря введению скоростной термопары снижена в два раза и не превышала 50 с. Перегрев нагревателя при скорости потока, равной нулю, предотвращается разрывом контакта регулирующим устройством, помещенным внутри электронного потенциометра, при подходе стрелки к началу шкалы.

Регуляторы получают По два импульса: от скоростной термопары ТПС, измеряющей температуру пара в перепускной трубе за коллектором впрыскивающего пароохладителя по ходу тара, и от основной термопары ТП, измеряющей температуру пара, прошедшего после точки впрыска соответствующий пакет конвективного перегревателя. Необходимость применения скоростной термопары диктуется большим запаздыванием по времени изменения температуры пара за пакетом по сравнению с моментом воздействия на влрыск, что может вызвать появление незатухающих колебаний процесса регулирования. Помимо импульса от скоростной паровой термопары, предполагается применить еще один дополнительный импульс от скоростной термопары, установленной в газоходе за пароперегревателем.

На рис. 5 - 17 6 приведена кривая разгона скоростной термопары при погружении в среду с высокой температурой. При уменьшении расстояния между спаями инерционный спай прогревается быстрее, и новое установившееся состояние наступает раньше.

На рис. 4 - 24 6 приведена кривая разгона скоростной термопары при погружении в среду с высокой темлерату-рой. При уменьшении расстояния между спаями инерционный спай прогревается быстрее, и новое установившееся состояние наступает раньше.

При реализации схем многоконтурных систем автоматического регулирования с многоточечными регуляторами с применением скоростных термопар следует учитывать, что показания вторичных приборов, контролирующих текущие значения основных регулируемых величин, будут искажаться в переходных режимах действиями скоростных термопар.