Projekt MŠMTEU peníze středním školám Název projektu školyICT do života školy Registrační číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ ŠablonaIII/2 Sada 37 AnotaceMěření teploty Klíčová slovaSenzor, snímač, teplota, trojný bod, absolutní teplotní nula, časová konstanta PředmětMechatronika, Automatizace Autor, spoluautorIng. Josef Sýkora JazykČeština Druh učebního materiáluPrezentace, výklad Potřebné pomůckyPC, dataprojektor Druh interaktivityVýklad pomocí prezentace, vyhledávání informací Stupeň a typ vzděláváníStřední škola, učiliště Cílová skupina2. ročník, žáci 16 – 17 let, obory elektro Speciální vzdělávací potřebyne ZdrojeVlastní zdroje - viz poslední strana Měření teploty 1 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje VY_32_INOVACE_37_739

MECHATRONIKA MĚŘENÍ TEPLOTY

Teplota: Určuje tepelný stav hmoty, který se projevuje pohybovou energií kmitajících molekul (je to stavová fyzikální veličina). Základní jednotka …… 1 K … (značí se řeckým písmenem Θ) Praktická jednota …… 1 °C … (značí se ϑ – malá théta) Měření teploty realizujeme pomocí senzorů (snímačů) teploty. Jsou to zařízení, pomocí kterých zjišťujeme teplotu těles nebo látek, nejčastěji je nazýváme teploměry. Rozdělení teploměrů: Měření teploty

A – DOTYKOVÉ TEPLOMĚRY 1. dilatační a) kapalinové b) tlakové kapalinové plynové parní c) dilatační s pevnou látkou tyčové dvojkovové (bimetalové) 2. odporové a) kovové b) polovodičové (termistory) c) polovodičové s PN přechodem (diodové, tranzistorové) 3. termoelektrické (termočlánky)

B – BEZDOTYKOVÉ TEPLOMĚRY 1. pyrometry a) jasové b) pásmové c) úhrnné 1. keramické žároměrky 2. tavná tělíska 3. barevné nátěry 4. teploměrné papírky 5. termovize C – SPECIÁLNÍ

Teplotu nelze měřit přímo, určujeme ji podle změn fyzikálních vlastností jiné, tzv. teploměrné látky, která je s měřeným prostředím v takovém styku, že jsou jejich teploty vyrovnány, nebo je teplo přístroji sdíleno zářením. Trojný bod: Je to teplota, při které nastává rovnovážný stav mezi pevnou, kapalnou a plynnou fází látky. Znamená to, že látka se vyskytuje ve všech třech skupenství. Absolutní teplotní nula: Teplota, při které by ustal veškerý pohyb, tedy i vnitřní pohyb molekul - počátek Kelvinovy stupnice, tj. 0 K (- 273,15 °C).

Mezinárodní praktická teplotní stupnice: Je definována 17ti pevnými body (body varu, body tání, body tuhnutí) některých látek. Tyto teploty jsou neměnné, kdykoli opakovatelné. Základní pevné body jsou: teplota varu kapalného kyslíku …… -182,96 °C teplota trojného bodu vody ……..……… 0,01 °C teplota varu vody …………………..… ,00 °C teplota tuhnutí zinku …………….…….. 419,58 °C teplota varu síry …………………….……. 444,60 °C teplota tuhnutí stříbra …………………. 961,93 °C teplota tuhnutí zlata ……….……… ,43 °C Uvedené hodnoty platí pro tlak Pa

A – DOTYKOVÉ TEPLOMĚRY Senzor (teploměr) je v bezprostředním styku s měřenou látkou a ohřívá se na její teplotu. Přitom dochází k přestupu tepla mezi snímačem a měřenou látkou, který je ukončen teprve po vyrovnání jejich teplot. Teplota snímače (čidla) roste (při ohřevu) nebo klesá (při ochlazování) podle tzv. teplotní křivky. teplotní křivka ohřevuteplotní křivka chladnutí

Teplotní křivky jsou exponenciály popsané rovnicí: kde teplota snímače teplota měřeného prostředí časová konstanta teploměru čas od okamžiku vložení teploměru do měřeného prostředí základ přirozených logaritmů (Eulerovo číslo ….. e = 2,718)

Časová konstanta τ (řecké písmeno tau) je doba, za kterou by teploměr dosáhl teploty měřeného místa, kdyby se oteploval stále stejnou největší (počáteční) rychlostí. Protože rychlost změny se neustále zmenšuje, dosáhne za tuto dobu teplota asi 63 % teploty měřené látky. měřenou teplotu můžeme odečítat za dobu trojnásobku časové konstanty, kdy je chyba menší než 5 % chyba menší než 1 % je za dobu pětinásobku této doby, kdy se teplota teploměru již prakticky nemění

Příklad 1: Dokažte, že teplota snímače teploty bude mít za dobu, která se rovná časové konstantě teploměru, 63 % teploty měřeného prostoru. Řešení: Příklad 2: Jakou teplotu bude mít snímač teploty za 2 minuty od okamžiku, kdy byl vložen do měřeného prostoru, je-li jeho časová konstanta = 40 s, teplota měřeného prostředí 180 °C, teplota okolí je 0 °C. Řešení:

Souhrn učiva Kontrolní otázky: 1.Co to je absolutní teplotní nula? Jaká je její hodnota? 2.Co je to trojný bod? 3.Čím se vyznačují dotykové teploměry? 4.Co to je časová konstanta teploměru – definice? Jakou teplotu bude ukazovat teploměr za dobu t = τ? 5.Proveď převody

13 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje Použité zdroje Text vlastní Obrázek z knihy: BAUMANN, Dieter a kol. Grundkenntnisse Elektrotechnik. Hamburg: Handwerk und Technik, 1990