实验报告 热电偶温度计的标度.pdf

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1、实验报告实验报告 热电偶温度计的标度热电偶温度计的标度物理科学与技术学院物理科学与技术学院 1313 级弘毅班级弘毅班 吴雨桥吴雨桥 20133010201422013301020142如果两种不同成分的均质导体形成回路，当两端存在温差时，就会在回路中产生电流，那么两端之间就会存在Seebeck 热电势，即塞贝克效应。热电势的大小只与热电偶导体材质和两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。【实验目的】【实验目的】(1)了解热电偶温度计。(2)“铜-康铜”热电偶温度计的标度。【实验器材】【实验器材】“铜-康铜”热电偶、恒温水浴、冰水瓶、电炉、烧杯、毫伏表、水银温度计。【仪器介绍】【仪器介绍】

2、“铜-康铜”热电偶的一个接点（冷端）放在盛有冰和水的保温瓶中，使该接点维持在恒定的 0C。另一接点（热端）放在恒温水浴的内筒中。恒温水浴升温由它的加热器来实现，（接通恒温水浴上的“加热开关”即自行加热），加热温度由电节点温度计控制。沸水由电炉加热得到。电节点温度计（也成为导电温度计）常与温度控制器配合使用，以使控制系统的温度在某一给定值。【实验原理】【实验原理】温度是表征热力学系统冷热程度的物理量，温度的数值表示法叫做温标。摄氏温度是一种常用的温标，摄氏温度规定冰点为 0C，沸点为 100C。当温度改变时，物质的某些物理属性，如一定容积气体的压力、金属导体的电阻、两种金属导体组成热电偶的热电动

3、势等，都会发生变化，一般来说，任一物质的任一物理属性只要随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可以选用作标准温度，即制作温度计。将两种不同的导体接合成闭合回路，若接点的温度不同，回路中将产生电动势，这个电动势就称为热电动势，这种现象称为热电效应，这两种不同的金属导体的组合就称为热电偶，或叫温差电偶。热电偶温度计就是利用热电效应来测量温度的，两种导体的材料固定以后，热电动势由接点的温度差所决定，即温度差已知时，热电势随之确定，反之亦然。若我们把热电偶的一个接点放在温度 T0 为已知的恒温物质中，另一点放在待测温度 T 中，那么测量出热电动势 U 就可以确定待测温度 T。为了能够从测量热电动势

4、U 中直接得出待测温度 T 值，必须对所用的热电偶测定其热电动势 U 与温度 T 的关系，这就是热电偶温度计的定标。本实验是对“铜-康铜”热电偶温度计的定标。在测定 U-T关系时，采用摄氏温标的两个固定点，即0C 和 100C，在其中取若干温度点，给出 U-T 曲线。【实验内容】【实验内容】1.实验测定以下温度值下的热电势：(1)水的冰点，即 0C，热电偶的热端应放在冰水瓶里；(2)室温（19.0C）下水的温度，热电偶的热端放在盛水烧杯里；(3)50.0C 左右，热电偶的热端放在恒温水浴的内筒里；(4)再分别测出 55.0C、60.0C、65.0C、70.0C、75.0C 的热电势；(5)水的

5、沸腾点，热电偶的热端放在沸水（烧杯）里。2.实验过程由于恒温水浴升温费时间，故应在实验开始就接通恒温水浴的电源，并加热。(1)接通恒温水浴的电源开关、加热开关和水泵开关，调整电节点温度计，指定升温到 50.0C 左右，令其升温。(2)将“铜-康铜”热电偶接到毫伏表，热电偶的冷端和热端都放入冰水瓶中。与此同时，应检查冰水瓶内的水面上是否有冰块。如没有冰，应加冰。(3)把热电偶的冷端留在冰瓶内，把热端取出放到未加热的盛水烧杯中。用水银温度计（注意用量程为 050.0C 的）测量水温，然后测量该温度下的热电动势 E 值。(4)取出水银温度计，接通电炉的电源进行加热，待水沸腾后，测量沸水温度下的热电动

6、势 U 值。在标准大气压力下，纯水的沸腾温度就是100C。(5)再把热电偶的热端放在恒温水浴内筒中，分别测量 5575C 各温度点相应的热电动势 U 值。(6)测量完毕要切断仪器内部电源，检查并切断恒温水浴和电炉的电源。【实验数据】【实验数据】热 端 温 度 0T/C热 电 动 势 0.0000.5411.799 2.0552.2322.4412.6102.7913.838E/V【数据处理】【数据处理】E-T曲 线43.532.519.050.055.060.065.070.075.0100.0E/V21.510.5001020304050T/C60708090100线性拟合曲线为 E=0.0

7、3887T-0.09961故温度标度近似为线性。【误差分析】【误差分析】系统误差仪器误差：实验电路的导线、电压表等占了一定的电压，使得测得的电压非实际的热电势。随机误差1.气压对沸点和冰点的温度有一定影响。2.室温时刻在变化，不能精确确定。3.恒温水浴的温度显示精确度为 0.1C，不能精确反应温度。4.水温不均匀可能造成误差。【注意事项】【注意事项】1.水银温度计有两支：量程分别为050.0C 和 0100.0C。测量之前应根据所测的温度范围使用，选用不当会得不出得数或损坏温度计。水的冰点和沸点都不用温度计测量。由于玻璃水银温度计容易打碎，使用中应注意保护。测量过程中应使热电偶热端尽量靠近水银温度计的水银泡，以减小水温不均匀引起的误差。【习题】【习题】1.E-T 曲线如上图所示2.（1）所选择的物质的性质只与温度有关，二者的函数必须是单值的，最好是线性的，时间上是稳定的，并且易于复现。（2）能产生较强的易“读”的输出信号，就是说物质的性质随温度变化有显著的量变，即有较高的温度灵敏度。（3）必须有较宽的测温范围，即物质在不损坏并能保持其测温性质的条件下，所耐受的高、低温极限较大。热电偶满足这些条件。