玻璃液体温度计概述

  云天 ·  2008-06-23 13:16  ·  43006 次点击
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玻璃液体温度计广泛地被采用测量-100℃~500℃范围的温度,特殊情况下玻璃液体温度计可将测温范围扩展到由-190℃~700℃。虽然除了玻璃液体温度计外还有很多种仪表可供测量温度之用,并能在很大程度上满足现代化工业生产检验的技术要求,无论是在实验室中或工农业生产实践中玻璃液体温度计至今仍被普遍地采用。其原因是这种温度计使用简单,测量的结果有足够高的准确度,而且价格便宜。
**玻璃液体温度计测温基本原理**
玻璃液体温度计的工作原理是基于工作物质液体在玻璃毛细管中的热胀冷缩作用。
很明显,玻璃液体温度计的指示值,不仅与工作物质的体积发生变化有关,而且与玻璃感受温度变化而容积发生变化也有关,是二者之差值。我们观察到的液体体积变更里面,已经减去一个相当于玻璃容积变化的数值。
在温度由t1变化为t2的过程中,物质的平均体膨胀系数α由下式表示:
!(http://www.thermalonline.cn/UpLoad/Image/20085811570.gif)
(1)
式中:V1,V2,V0为温度t1、t2和to时的测温物质的体积。由(1)式可推出体积公式(认为起始温度t1即为to,V2为t时体积Vt):
V1=V0(2)
测温物质体积与玻璃容积(感温泡的容积)变化率之差,这种差值称为视膨胀系数,用k表示:
k=α-β
(3)
α为玻璃的体膨胀系数;β为测温液体的体膨胀系数,在玻璃液体温度计中,通常采用水银、甲苯、乙醇(酒精)、石油醚、戊烷及其它液体作为工作物质,在低温下为了提高测量的准确度又能解决水银温度计测温下限只能到-30℃的问题,在高纯度水银中加入适量的高纯铊和铟配制成汞基合金,凝固点低达-63.3℃用汞基合金作为感温液作成的温度计,测量下限温度为-60℃,汞基合金的体膨胀系数为0.000179℃-1,各种测温液体的可用温度范围及体膨胀系数,视膨胀系数见表1。
表1测温液体的体膨胀系数和视膨胀系数测温物质使用范围
℃体膨胀系数(℃-1)在玻璃中的视膨胀系数
℃-1由至水银甲苯乙醇煤油石油醚戊烷-30-80-800-120-1208001008030020200.000180.001090.001050.000950.001420.000920.000160.001070.001030.000930.001400.00090
温度计用玻璃,德国耶那(Jena)首先研制成适用于制造温度计的玻璃,用它制成的温度计测量上限达400℃,含有ZnO和AL2O3的钠钙玻璃(Sodalineglass)称为耶那16Ⅲ(Jena16Ⅲ)玻璃,它的软化点较低,热加工容易,膨胀系数适合于与铂焊接,该玻璃不含钾。我国通过对耶那16Ⅲ玻璃成分配方作了很多试验研究,建立了我国自己的专业标准ZBY269“温度计用玻璃”规定的360玻璃作为温度计用玻璃,这种玻璃性能稳定,膨胀系数较小约为0.00002℃-1适合于制造温度计。
玻璃液体温度计的测温上限受到玻璃的耐热性和测温物质的沸点所限制,沸点又随气压的增大而升高,因此,可以采用石英玻璃,并在毛细管中充以一定压力的中性气体来提高温度计的测温上限,在玻璃水银温度计中一般充氮气,对于其它液体温度计可充空气,在标准水银温度计的毛细管中,0℃~100℃温度范围内上部是真空,100℃以上充有少量气体,使测量上限达到300℃,如在毛细管中充以20个大气压的氮气,可把上限提高到500℃,如充以80个大气压的氮气,则可以将测量上限提高到800℃。
在各种玻璃液体温度计中,水银温度计得到最广泛的使用。这是由于水银比较其它液体测温物质具有更多的优点:在气压为标准大气压时(101325Pa)水银在很宽的范围内保持液态,它的凝固点为-38.862℃,沸点为356.66℃。水银易于提纯,表面张力大,内聚力也较大,不沾附玻璃毛细管。在温度变更时,其膨胀系数变化很小;水银的饱和蒸汽压较其它液体的饱和蒸汽在为小,因此可以在毛细管中增加较小的压力而显著地提高水银的沸点。
用有机液体作为测温物质的玻璃液体温度计,主要用于低温测量中,有机液体易沾附在玻璃上,会降低温度读数的准确度。此外有机液体热容量大(比水银要大十多倍),因而有机液体温度计的热惰性很大;有机液体不易提纯;其膨胀系数随温度而异,因而温度计的刻度不均匀,虽有以上这些缺点(这都是与水银相比较而言),但由于测量下限较低,使用又比较方便,价格又便宜,因此使用仍然很广泛。

1 条回复

guojunguo  2009-03-12 22:50
知道温度计的基本知识。

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