Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=234 Дата изменения: Fri May 5 15:24:43 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:41:40 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: vallis

Исследование характеристик цифрового термометра
и возможностей его применения
В холодное время года в некоторых классах гимназии температура воздуха
бывает ниже нормы, хотя все окна в кабинетах заклеены. Значит, проблема
заключается в школьной теплосети - некоторые радиаторы работают
неэффективно. Их необходимо найти и продуть или заменить. Но, как найти
дефектные участки центрального отопления гимназии ?1? Контролируя
температуру батарей и воздуха в каждом классе.
Для измерения температуры поверхности батарей мы приобрели бытовой
цифровой термометр 02168, позволяющий измерять температуру с точностью до
0,1 С. Оперативное измерение температуры требует исследования
теплофизических характеристик этого прибора: инерционность датчика в
зависимости от способа крепления его к батарее и площади контакта с
измеряемым объектом.
План работы:
. Проанализировать существующую литературу.
. Снять показания цифрового термометра в разных условиях, сравнить
их, построить графики изменения температуры датчика во времени.
. Установить промежуток времени, который необходим для точного
определения температуры.
. Определить наиболее подходящий способ точного и оперативного
измерения температуры.
Выработав задачи, я начал собирать литературу по интересующему меня
вопросу. Использовалась литература 1980-1990 годов, а также материал
«Большой энциклопедии Кирилла и Мефодия 2001» (на CD-ROM дисках).
Любой термометр измеряет температуру не мгновенно. Для того чтобы
правильно измерить температуру, нужно держать термометр в контакте с телом
для установления теплового равновесия. Скорость установления равновесия
зависит от теплоемкости термометра и площади его контакта с исследуемым
телом. Скорость передачи тепла тела термометру пропорциональна разности их
температур. Характеристикой скорости установления равновесия является время
установления релаксации (, соответствующее времени, за которое [pic]0
уменьшается в е раз. Если точность измерения нашего термометра 0,1њС, а
начальная разность температур составляет 50њС, то время необходимое для
измерения температуры: [pic]
Для экспериментальной оценки времени релаксации можно снять зависимость
изменения температур от времени. Прологарифмировав формулу:
[pic] , получаем [pic], [pic]
Итак: [pic], [pic].
Проведя опыты, все полученные данные были представлены в таблице.

|Условия |Время релаксации (()|Время измерения |
|В водной среде - нагревание |13,8 с |1 мин 22 с |
|В водной среде - остывание |14,4 с |1 мин 26 с |
|Остывание в |Вниз (не вытирая) |44,2 с |4 мин 22 с |
|воздушной | | | |
|среде. | | | |
|Наконечник | | | |
|расположен | | | |
| |Вниз (не вытирая) |55 с |5 мин 30 с |
| |Вниз (вытирая) |90,5 с |9 мин 3 с |
| |Вверх (не вытирая)|61,4 с |6 мин 8 с |
|Способы |Скотч |35 с |3 мин 30 с |
|крепления | | | |
| |Скотч и поролон |110 с |11 мин |
| |Скотч и вата |117 с |11 мин 41 с |
| |Пластилин |156 с |15 мин 37 с |


Из данных таблицы видно, что для измерения температуры радиатора лучше
всего использовать крепление с помощью скотча, при этом среднее время
измерения составляет около двух минут. Из-за недостаточного диапазона
измерений цифрового термометра 02168 исследования школьной теплосети
необходимо проводить тогда, когда температура воздуха на улице около 0њC и
температура поверхности радиатора не превышает 50њС.
Обнаруженный эффект понижения температуры датчика ниже температуры
окружающей среды при вынимании его из горячей воды натолкнул на способ
измерения относительной влажности в помещениях с использованием сухого
встроенного и увлажнённого внешнего датчиков. Временные параметры
портативного и мобильного гигрометра при различных режимах обдува влажного
датчика температуры показаны ниже на диаграммах.


Время релаксации в случае неподвижного датчика (Диаграммы I, Ia)
составило около 107 секунд и около 30 секунд - в случае обдуваемого датчика
(Диаграммы II, IIa), что позволяет измерить относительную влажность
достаточно оперативно - за 3 минуты.
Таким образом, обдув датчика весьма эффективен при вращении его на
шнуре длиной 20-30 см со скоростью 1,5- 2 оборота в секунду.
Литература
1. 1С: РЕПЕТИТОР. ФИЗИКА (версия 1.5)
2. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001.
3. А. П. Баскаков «Теплотехника», Москва, «ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ» 1991г.
4. Ф. Крейт, У. Блэк «Основы теплопередачи», Мир 1983г.

-----------------------
[pic]

[pic]

[pic]

[pic]