Термоэлектрический термометр
Действие термоэлектрических термометров основано на следующем физическом явлении. Если собрать замкнутую цепь из двух разнородных металлов (такая цепь называется термопара) и поддерживать места соприкосновения этих металлов, места контактов (эти места называются спаями термопар), поддерживать спаи термопары при разных температурах, то в цепи пойдет ток, тем больший, чем большая разность температур спаев термопары.
Существуют различные термопары: для низких температур, для высоких температур, для средних температур, используемые в самых различных областях науки, техники, в промышленности, в частности в металлургии, в автоматике, в исследовательских лабораториях.
Для низких температур используются, например, термопары, сделанные из меди (одна ветвь термопары), и константана - сплав меди с никелем (другая ветвь термопары). С помощью медь-константановых термопар измеряют температуры от -200 до +400°C.
В области высоких температур используются так называемые вольфрам-рениевые термопары, ветвями которых является сплав вольфрама с рением при различном процентном содержании рения. С помощью таких термопар можно измерять температуры вплоть до 2000°C.
Мы покажем вам так называемую хромель-алюмелевую термопару, которая используется для измерения температуры от комнатных до +600 ... +700°C. Одной ветвью такой термопары является хромель - это сплав никеля с хромом. Другой ветвью термопары является алюмель - сплав никеля с алюминием. Вторая ветвь термопары разорвана, и в разрыв этой второй ветви включен гальванометр. Сейчас оба спая термопары погружены в стаканы, в которых находится смесь льда и воды. В стаканах температура - 0°C, спаи термопары находятся при одинаковых температурах, тока в цепи нет, стрелка гальванометра стоит на нуле.
Нагреем левый спай термопары, для чего поднесем пламя спиртовки. При нагревании левого спая термопары, вода постепенно испаряется, кипит, и когда вода выкипела, начинается нагрев спая. Вы видите, стрелка гальванометра уходит влево, на тем больший угол отклоняясь, чем больший нагрев этого спая. При остывании этого спая стрелка уходит вправо.
Мы можем охладить левый спай термопары в жидком азоте. В пенопластовом сосуде находится кипящий азот, температура кипящего азота - примерно -200°C. И вот если погрузить левый спай термопары в сосуд с жидким азотом, то стрелка не только возвращается к нулю, но и отклоняется при этом вправо. В цепи идет ток, но теперь противоположного направления.
Наконец, если мы вновь погрузим левый спай термопары в сосуд с таящим льдом, то стрелка возвращается к нулю, поскольку опять выровнялись температуры обоих спаев термопары.
