घर > इससे पहले > थर्मोक्यूल्स। मापने के उपकरण कार्य प्रक्रिया


थर्मोक्यूल्स। मापने के उपकरण कार्य प्रक्रिया




9.1। उद्देश्य

जंक्शनों के तापमान अंतर पर थर्मोकपल के थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल की निर्भरता का निर्धारण।

एक बंद सर्किट (चित्र। 9.1) में, असमान कंडक्टर (या अर्धचालक) ए और बी से मिलकर, एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) ईटी उत्पन्न होता है और यदि इन कंडक्टरों के संपर्क 1 और 2 को अलग-अलग तापमान टी 1 और पर बनाए रखा जाता है तो एक करंट प्रवाहित होता है। टी 2। यह ईएमएफ थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल (थर्मो-ईएमएफ) कहा जाता है, और दो असमान कंडक्टरों के एक इलेक्ट्रिक सर्किट को थर्मोकूपल कहा जाता है। जब जंक्शनों के बीच तापमान अंतर का संकेत बदलता है, तो थर्मोकपल करंट की दिशा बदल जाती है। यह
घटना को सीबेक घटना कहा जाता है।

थर्मो-ईएमएफ की घटना के तीन ज्ञात कारण हैं: एक तापमान प्रवणता की उपस्थिति में एक चालक में आवेश वाहकों के एक निर्देशित प्रवाह का गठन, फोनोन द्वारा इलेक्ट्रॉनों को खींचना और फर्मी स्तर की स्थिति में परिवर्तन तापमान के आधार पर। आइए इन कारणों पर अधिक विस्तार से विचार करें।

कंडक्टर के साथ एक तापमान प्रवणता dT / dl की उपस्थिति में, इसके गर्म सिरे पर इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा अधिक होती है, और इसलिए ठंडे सिरे के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अराजक गति की गति अधिक होती है। नतीजतन, कंडक्टर के गर्म छोर से ठंडे एक तक इलेक्ट्रॉनों का एक प्रमुख प्रवाह होता है, ठंडे अंत में एक नकारात्मक चार्ज जमा होता है, और गर्म अंत में एक अप्रतिबंधित सकारात्मक चार्ज रहता है।

संचय तब तक जारी रहता है जब तक परिणामी संभावित अंतर इलेक्ट्रॉनों के समान प्रवाह का कारण नहीं बनता। सर्किट में ऐसे संभावित अंतरों का बीजगणितीय योग थर्मो-ईएमएफ का वॉल्यूमेट्रिक घटक बनाता है।

इसके अलावा, कंडक्टर में मौजूदा तापमान प्रवणता गर्म सिरे से ठंडे सिरे तक फोनोन्स (कंडक्टर के क्रिस्टल जाली की कंपन ऊर्जा का क्वांटा) के प्रमुख संचलन (बहाव) की ओर ले जाती है। इस तरह के बहाव का अस्तित्व इस तथ्य की ओर जाता है कि फ़ोनों द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन स्वयं गर्म सिरे से ठंडे सिरे तक एक निर्देशित गति बनाने लगते हैं। कंडक्टर के ठंडे अंत में इलेक्ट्रॉनों का संचय और गर्म अंत से इलेक्ट्रॉनों की कमी थर्मो-ईएमएफ के फोनन घटक की उपस्थिति की ओर ले जाती है। इसके अलावा, कम तापमान पर, थर्मल ईएमएफ की घटना में इस घटक का योगदान मुख्य है।

दोनों प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, कंडक्टर के अंदर एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो तापमान प्रवणता की ओर निर्देशित होता है। इस क्षेत्र की तीव्रता को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

ई = -dφ / dl = (-dφ / dT) (-dt / dl)=-β (-dT / dl)

जहां β = dφ / dT।

संबंध (9.1) विद्युत क्षेत्र की ताकत E को तापमान प्रवणता dT / dl से संबंधित करता है। परिणामी क्षेत्र और तापमान ढाल में विपरीत दिशाएं होती हैं, इसलिए उनके अलग-अलग संकेत होते हैं।

व्यंजक (9.1) द्वारा निर्धारित क्षेत्र बाह्य बलों का क्षेत्र है। जंक्शन 2 से जंक्शन 1 तक सर्किट AB (चित्र। 9.1) के खंड पर इस क्षेत्र की ताकत को एकीकृत करना और यह मानते हुए कि T 2> T 1, हम इस खंड पर अभिनय करने वाले थर्मो-ईएमएफ के लिए एक अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:



(एकीकरण सीमा बदलने पर संकेत बदल गया।) इसी तरह, हम खंड बी में जंक्शन 1 से जंक्शन 2 तक अभिनय करने वाले थर्मो-ईएमएफ का निर्धारण करते हैं।

थर्मो-ईएमएफ की घटना का तीसरा कारण। फर्मी स्तर की तापमान पर निर्भर स्थिति है, जो इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा किए गए उच्चतम ऊर्जा स्तर से मेल खाती है। फर्मी स्तर फर्मी ऊर्जा ई एफ से मेल खाता है जो इस स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के पास हो सकता है।

फर्मी ऊर्जा वह अधिकतम ऊर्जा है जो चालन इलेक्ट्रॉन किसी धातु में 0 K पर हो सकती है। फर्मी स्तर जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रॉन गैस का घनत्व उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए (चित्र 9.2), ई एफए धातु ए के लिए फर्मी ऊर्जा है, और ई एफबी धातु बी के लिए है। ई पीए और ई पीबी के मान क्रमशः धातुओं ए और बी में इलेक्ट्रॉनों की उच्चतम संभावित ऊर्जा हैं। जब दो असमान धातुएं ए और बी संपर्क में आती हैं, तो फर्मी स्तर के अंतर (ई एफए> ई एफबी) की उपस्थिति धातु ए (उच्च स्तर के साथ) से धातु बी (निम्न फर्मी स्तर के साथ) में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण की ओर ले जाती है। .

इस मामले में, धातु ए को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और धातु बी को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। इन आवेशों की उपस्थिति धातुओं के ऊर्जा स्तरों में बदलाव का कारण बनती है, जिसमें फर्मी स्तर भी शामिल हैं। जैसे ही फर्मी का स्तर बराबर हो जाता है, धातु ए से धातु बी में इलेक्ट्रॉनों के अधिमान्य संक्रमण का कारण गायब हो जाता है, और धातुओं के बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित हो जाता है। अंजीर से। 9.2 यह देखा जा सकता है कि धातु A में एक इलेक्ट्रॉन की संभावित ऊर्जा E FA - E FB मान से B की तुलना में कम है। तदनुसार, धातु A के अंदर की क्षमता मूल्य से B के अंदर की तुलना में अधिक है)

यू एबी = (ई एफए - ई एफबी) / एल


यह अभिव्यक्ति आंतरिक संपर्क संभावित अंतर देता है। धातु ए से धातु बी में संक्रमण के दौरान इस राशि से क्षमता घट जाती है। यदि दोनों थर्मोकपल जंक्शन (चित्र 9.1 देखें) एक ही तापमान पर हैं, तो संपर्क संभावित अंतर समान और विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं।

इस मामले में, वे एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। यह ज्ञात है कि फर्मी स्तर, हालांकि कमजोर है, तापमान पर निर्भर करता है। इसलिए, यदि जंक्शन 1 और 2 का तापमान अलग-अलग है, तो संपर्कों पर यू एबी (टी 1) - यू एबी (टी 2) का अंतर थर्मल ईएमएफ में अपना संपर्क योगदान देता है। इसकी तुलना वॉल्यूमेट्रिक थर्मो-ईएमएफ से की जा सकती है। और इसके बराबर है:

ई जारी \u003d यू एबी (टी 1) - यू एबी (टी 2) \u003d (1 / एल) ( + )

अंतिम अभिव्यक्ति को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

परिणामी थर्मो-ईएमएफ। (ε T) संपर्क 1 और 2 में अभिनय करने वाले ईएमएफ से बना है और ए और बी वर्गों में अभिनय करने वाले ईएमएफ से बना है।

ई टी = ई 2A1 + ई 1B2 + ई जारी।

अभिव्यक्ति (9.3) और (9.6) को (9.7) में प्रतिस्थापित करना और परिवर्तन करना, हम प्राप्त करते हैं

जहाँ α = β - ((1/l) (dE F / dT))

α के मान को थर्मो-ईएमएफ गुणांक कहा जाता है। चूँकि β और dE F / d T दोनों तापमान पर निर्भर करते हैं, गुणांक α भी T का एक कार्य है।

(9.9) को ध्यान में रखते हुए, थर्मो-ईएमएफ के लिए अभिव्यक्ति को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:


मात्रा α AB कहलाती है अंतरया कि अलग थर्मो-ईएमएफधातुओं की यह जोड़ी। यह W/K में मापा जाता है और अनिवार्य रूप से संपर्क सामग्री की प्रकृति पर निर्भर करता है, साथ ही साथ तापमान रेंज, लगभग 10 -5 ÷10 -4 V/K तक पहुंचता है। एक छोटे तापमान रेंज (0-100 डिग्री सेल्सियस) में विशिष्ट थर्मो-ईएमएफ। तापमान पर कमजोर निर्भर। तब सूत्र (9.11) को पर्याप्त सटीकता के साथ रूप में दर्शाया जा सकता है:

ई टी \u003d α (टी 2 - टी 1)

अर्धचालकों में, धातुओं के विपरीत, आवेश वाहकों की सांद्रता और तापमान पर उनकी गतिशीलता की एक मजबूत निर्भरता होती है। इसलिए, ऊपर चर्चा किए गए प्रभाव, एक थर्मल ईएमएफ के गठन की ओर अग्रसर होते हैं, अर्धचालकों में अधिक स्पष्ट होते हैं; बहुत अधिक और 10 -3 वी/के के क्रम के मूल्यों तक पहुंचता है।

9.3। प्रयोगशाला सेटअप का विवरण

थर्मो-ईएमएफ की निर्भरता का अध्ययन करना। जंक्शनों (संपर्कों) के तापमान अंतर पर, इस काम में हम तार के दो टुकड़ों से बने थर्मोकपल का उपयोग करते हैं, जिनमें से एक क्रोमियम-आधारित मिश्र धातु (क्रोमेल) है, और दूसरा एक एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातु (एल्यूमेल) है। . एक जंक्शन, एक थर्मामीटर के साथ, पानी के साथ एक बर्तन में रखा जाता है, जिसका तापमान T 2 एक इलेक्ट्रिक स्टोव पर गर्म करके बदला जा सकता है। दूसरे जंक्शन T1 का तापमान स्थिर रखा जाता है (चित्र 9.3)। परिणामी थर्मल ईएमएफ। डिजिटल वाल्टमीटर से मापा जाता है।

9.4। प्रायोगिक तकनीक और परिणामों की प्रसंस्करण
9.4.1। प्रायोगिक तकनीक

हम थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाले ईएमएफ के प्रत्यक्ष माप का उपयोग करते हैं। जंक्शनों का तापमान थर्मामीटर का उपयोग करके जहाजों में पानी के तापमान से निर्धारित होता है (चित्र 9.3 देखें)।

9.4.2। कार्य आदेश

  1. वोल्टमीटर के पावर कॉर्ड को मेन से कनेक्ट करें।
  2. डिजिटल वाल्टमीटर के फ्रंट पैनल पर मेन्स बटन दबाएं। डिवाइस को 20 मिनट तक गर्म होने दें।
  3. थर्मोकपल स्टैंड पर क्लैम्प स्क्रू को ढीला करें, इसे ऊपर उठाएं और सुरक्षित करें। दोनों गिलास में ठंडा पानी डालें। पानी की लगभग आधी गहराई तक बीकरों में थर्मोकपल जंक्शनों को छोड़ दें।
  4. तालिका में लिखो। 9.1 थर्मामीटर के अनुसार जंक्शनों (पानी) के प्रारंभिक तापमान टी 1 का मान (दूसरे जंक्शन के लिए यह पूरे प्रयोग में स्थिर रहता है)।
  5. इलेक्ट्रिक स्टोव चालू करें।
  6. रिकॉर्ड ईएमएफ मान। और तालिका में तापमान टी 2। 9.1 हर दस डिग्री।
  7. जब पानी उबल जाए तो बिजली का स्टोव और वोल्टमीटर बंद कर दें।

9.4.3। माप परिणामों का प्रसंस्करण

  1. माप डेटा के आधार पर, ईएमएफ की निर्भरता की साजिश करें। थर्मोक्यूल्स 8T (ऑर्डिनेट एक्सिस) जंक्शनों के तापमान अंतर पर ΔT \u003d T 2 - T 1 (एब्सिस्सा अक्ष)।
  2. एटी पर ईटी की रैखिक निर्भरता के परिणामी ग्राफ का उपयोग करके, विशिष्ट थर्मल ईएमएफ निर्धारित करें। सूत्र के अनुसार: α = ∆E T / ∆(∆T)

9.5। जांच सूची
  1. सार क्या है और सीबेक घटना की प्रकृति क्या है?
  2. थर्मो-ईएमएफ के वॉल्यूमेट्रिक घटक की घटना का क्या कारण है?
  3. थर्मो-ईएमएफ के फोनन घटक की उपस्थिति का क्या कारण है?
  4. संपर्क संभावित अंतर का क्या कारण है?
  5. किन उपकरणों को थर्मोक्यूल्स कहा जाता है और उनका उपयोग कहाँ किया जाता है?
  6. पेल्टियर और थॉमसन घटना का सार क्या है और प्रकृति क्या है?
  1. सेवलीव चतुर्थ सामान्य भौतिकी का पाठ्यक्रम। टी.3. - एम .: नौका, 1982. -304 पी।
  2. एपिफ़ानोव जीआई ठोस अवस्था भौतिकी। एम।: हायर स्कूल, 1977. - 288 पी।
  3. सिवुखिन डीवी भौतिकी का सामान्य पाठ्यक्रम। बिजली। टी.3. - एम .: नौका, 1983. -688 पी।
  4. ट्रोफिमोवा टी। आई। भौतिकी पाठ्यक्रम। एम। : हायर स्कूल, 1985. - 432 पी।
  5. Detlaf A. A., Yavorsky V. M. भौतिकी पाठ्यक्रम। एम। : हायर स्कूल, 1989. - 608 पी।

ziruemogo समाधान प्रति यूनिट। उत्पादन माप में, हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि वे उपयोग करने में असुविधाजनक होते हैं।

8.1.1. मापक सेलपी एच मीटर

पर इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रोड क्षमता को सीधे मापा नहीं जा सकता है, एक गैल्वेनिक सेल का उपयोग पोटेंशियोमेट्रिक विधि में किया जाता है, जिसमें एक इलेक्ट्रोड एक मापने वाला होता है, और दूसरा एक संदर्भ इलेक्ट्रोड (या सहायक) होता है, जिसकी क्षमता नहीं होती है समाधान के जांच किए गए आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करता है। मापने वाले इलेक्ट्रोड को विश्लेषण में रखा गया है

तरल माध्यम, इस पर एक संभावित छलांग EX बनाया जाता है, जो इस माध्यम में आयनों की सांद्रता द्वारा निर्धारित होता है। माध्यम की संरचना में परिवर्तन की परवाह किए बिना संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता हमेशा स्थिर रहनी चाहिए।

पर ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग इलेक्ट्रोड को मापने के रूप में किया जाता है, जिसका सूचक भाग हाइड्रोजन फ़ंक्शन के साथ विशेष प्रकार के ग्लास से बना होता है। एक संदर्भ या सहायक इलेक्ट्रोड के रूप में, आमतौर पर कैलोमेल या सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। वे तथाकथित दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड से संबंधित हैं, जिसमें एक धातु, इसका विरल रूप से घुलनशील नमक, और विरल रूप से घुलनशील नमक के समान आयनों के साथ एक विरल रूप से घुलनशील नमक होता है।

ग्लास मापने वाले इलेक्ट्रोड के साथ सेल का सामान्य दृश्य अंजीर में दिखाया गया है। 1, जहां 1 एक ग्लास इंडिकेटर इलेक्ट्रोड है, 2 एक कैलोमेल रेफरेंस इलेक्ट्रोड है।

पीएच मीटर के इलेक्ट्रोड सेंसर के ईएमएफ में कई संभावनाएं होती हैं:

ई सेल \u003d ई के + ई वीएन + ई एक्स + ई सीएफ + ई डी,

जहां E k संपर्क सहायक इलेक्ट्रोड और ग्लास इलेक्ट्रोड भरने वाले समाधान के बीच संभावित अंतर है; ई एक्सट - समाधान और मापने वाली झिल्ली की आंतरिक सतह के बीच संभावित अंतर; ई एक्स कांच की झिल्ली की बाहरी सतह और नियंत्रित माध्यम (पीएच फ़ंक्शन) के बीच संभावित अंतर है; ई सीएफ इंटरफ़ेस पारा (एचजी) - कैलोमेल (एचजी 2 सीएल 2) पर संभावित अंतर है; ई डी - दो मीडिया की संपर्क सीमा पर प्रसार क्षमता - केसीएल और नियंत्रित वातावरण। क्लो

पोटेशियम राइड KCl एक इलेक्ट्रोलाइटिक कुंजी की भूमिका निभाता है जो विश्लेषण किए गए समाधान को इलेक्ट्रोड से जोड़ता है।

चावल। 1. पीएच मीटर के मापने वाले सेल का विद्युत परिपथ

इस मामले में, E k , E vn , E v के मान स्थिर हैं और विश्लेषित माध्यम की संरचना पर निर्भर नहीं करते हैं। प्रसार क्षमता E d बहुत कम है और इसे उपेक्षित किया जा सकता है। इस प्रकार, कुल ईएमएफ हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि से निर्धारित होता है: ई सेल \u003d ई एक्स + ई।

इस प्रकार, ई सेल \u003d एफ (पीएच), यानी ई सेल पीएच का एक रैखिक कार्य है, जिसका उपयोग पीएच के विद्युत माप में किया जाता है।

पीएच पर इलेक्ट्रोड सेल ई सेल की ईएमएफ की निर्भरता कांच के इलेक्ट्रोड गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है और इलेक्ट्रोड सिस्टम एस = ई / पीएच की विशेषताओं के ढलान गुणांक एस द्वारा विशेषता है। विश्लेषण किए गए समाधान के तापमान में परिवर्तन इलेक्ट्रोड प्रणाली के ईएमएफ को प्रभावित करता है, मापने वाले इलेक्ट्रोड के नाममात्र स्थिर विशेषता (एनएसएच) की ढलान को बदलता है। यदि हम इस निर्भरता को रेखांकन (चित्र 2) के रूप में व्यक्त करते हैं, तो हमें प्रतिच्छेदन रेखाओं का एक गुच्छा मिलता है। सीधी रेखाओं के चौराहे के बिंदु के निर्देशांक को आइसोपोटेंशियल पॉइंट (Е Н, рН Н) के निर्देशांक कहा जाता है और इलेक्ट्रोड सिस्टम की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं, जो तापमान मुआवजा सर्किट की गणना द्वारा निर्देशित होती हैं। पी एच मीटर। इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ में परिवर्तन का तापमान मुआवजा, एक नियम के रूप में, स्वचालित रूप से किया जाता है (पीएच मीटर के औद्योगिक कनवर्टर के सर्किट में शामिल टीएस की मदद से)।

>> आर एसटी।

चावल। 2. मापने वाले इलेक्ट्रोड का एनएसएच

एक ग्लास इलेक्ट्रोड के साथ एक मापने वाले सेल को समतुल्य सर्किट (चित्र 3) के रूप में दर्शाया जा सकता है। ग्लास इलेक्ट्रोड झिल्ली R सेंट (R सेल 500 MΩ) के उच्च प्रतिरोध के कारण प्रतिरोध R सेल बहुत अधिक है, इसलिए, सेल के आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से छोटी धाराओं का प्रवाह एक बड़ी माप त्रुटि का कारण होगा:

UВХ \u003d EJCH - ICH RCH ; UВХ \u003d EYACH।

अंतिम समानता से यह देखा जा सकता है कि मुख्य माप आवश्यकता U IN = E YCH को पूरा किया जा सकता है यदि R IN >> RCH , अर्थात।

आर में

चावल। 3. मापने वाले सेल का समतुल्य सर्किट

8.1.2। पीएच मीटर जीएसपी के लिए औद्योगिक कन्वर्टर्स

स्वचालित औद्योगिक पीएच-मीटर के सेट में एक सबमर्सिबल सेंसर (DPg-4M प्रकार) या एक मुख्य सेंसर (DM-5M प्रकार), एक मापने वाला उच्च-प्रतिरोध ट्रांसड्यूसर और सामान्य औद्योगिक उद्देश्यों के लिए एक GSP माध्यमिक उपकरण होता है। पीएच मीटर किट में शामिल मापने वाले उपकरण का कार्य इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ को मापना है, जो निरंतर तापमान की स्थिति में पीएच का एक कार्य है।

पीएच मीटर के मापने वाले सेल के ईएमएफ का सटीक माप, जो एक कम-शक्ति स्रोत है, महत्वपूर्ण कठिनाइयों से जुड़ा है। सबसे पहले, एक करंट जिसका घनत्व 10–7 A/cm2 से अधिक है, को मापने वाले सेल के माध्यम से पारित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण की घटना हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड विफल हो जाते हैं। दूसरी महत्वपूर्ण कठिनाई इस तथ्य में निहित है कि जब वर्तमान खपत के साथ पीएच-मीटर सेल के ईएमएफ को सीधे मापते हैं, उदाहरण के लिए, एक मिलीवोल्टमीटर, एक विद्युत सर्किट बनाया जाता है जिसके माध्यम से एक वर्तमान प्रवाह होता है, जो आंतरिक के योग से निर्धारित होता है मापने वाले इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध (लगभग 500 ... 1000 MΩ) और मापने वाले उपकरण का प्रतिरोध। इस मामले में, कई शर्तों को पूरा किया जाना चाहिए: मापन वर्तमान इलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण वर्तमान से कम होना चाहिए; डिवाइस का आंतरिक प्रतिरोध ग्लास इलेक्ट्रोड के प्रतिरोध से कम से कम 100 गुना अधिक होना चाहिए, जो, हालांकि, डिवाइस की उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता के साथ संघर्ष करता है। इस संबंध में, ईएमएफ के प्रत्यक्ष माप वाले कन्वर्टर्स का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।

पीएच मीटर सेल के ईएमएफ को मापने के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करने वाली एकमात्र विधि मुआवजा (पोटेंशियोमेट्रिक) या माप की शून्य विधि है, जिसका मुख्य लाभ पढ़ने के समय वर्तमान की अनुपस्थिति है। हालांकि, यह नहीं माना जाना चाहिए कि मुआवजा विधि के साथ इलेक्ट्रोड बिल्कुल लोड नहीं होता है, और इसलिए इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण की घटना को बाहर रखा गया है। यहां, वर्तमान प्रवाह (10-12 ए के भीतर) को इस तथ्य से समझाया गया है कि माप प्रक्रिया के दौरान हमेशा असंतुलित होता है, और माप के समय मुआवजा केवल उस सटीकता के साथ प्राप्त किया जाता है जिसके साथ अशक्त संकेतक की संवेदनशीलता अनुमति देता है।

वर्तमान में, एक ग्लास इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड सिस्टम के EMF को मापने के लिए स्थैतिक मुआवजे के साथ केवल इलेक्ट्रॉनिक अशक्त संकेतक (ट्रांसड्यूसर को मापना) का उपयोग किया जाता है। इस तरह के एक कनवर्टर के संचालन के सिद्धांत को समझाने वाला एक सरलीकृत ब्लॉक आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 4. कनवर्टर एक डीसी एम्पलीफायर है जो आउटपुट वर्तमान पर प्रतिक्रिया की गहरी नकारात्मक प्रतिक्रिया से ढका हुआ है, जो एक बड़े इनपुट प्रतिरोध को सुनिश्चित करता है। एम्पलीफायर को बाद के डिमॉड्यूलेशन के साथ प्रत्यक्ष वोल्टेज को वैकल्पिक वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए सर्किट के अनुसार बनाया गया है।

चावल। अंजीर। 4. पीएचमीटर सेल के ईएमएफ को मापने की विधि का संरचनात्मक आरेख

मापा EMF E IA की तुलना वोल्टेज U OUT से की जाती है, जो एम्पलीफायर I OUT के आउटपुट करंट के प्रवाह से प्रतिरोधक R OS के माध्यम से बनता है। इन वोल्टेज के बीच का अंतर एम्पलीफायर यू इन = ई आईजे-यू आउट के इनपुट को खिलाया जाता है। यदि लाभ k \u003d U OUT / U IN, तो E IA \u003d U OUT / (1 + 1 / k)। K (k 500) E IA U OUT I OUT R OS के पर्याप्त बड़े मूल्य के साथ, यानी। आउटपुट वर्तमान ताकत पीएच-मीटर मापने वाले सेल से इनपुट सिग्नल के लिए व्यावहारिक रूप से आनुपातिक है।

स्थिर मुआवजे का उपयोग माप प्रक्रिया के दौरान मापने वाले सेल से खपत वर्तमान को कम करने की अनुमति देता है।

यह सिद्धांत लगभग सभी औद्योगिक पीएच कन्वर्टर्स - मीटर: pH-201, P201, P202, P205 (सेमीकंडक्टर एलिमेंट बेस) और P215 (मानक microcircuits का उपयोग करके) में लागू किया गया है।

8.1.3। कनवर्टर पी - 201 का विवरण

P201 प्रकार के औद्योगिक ट्रांसड्यूसर स्वचालित नियंत्रण और तकनीकी प्रक्रियाओं के नियमन की प्रणालियों में समाधान और पल्प के हाइड्रोजन आयनों (पीएच मान) की गतिविधि को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

ट्रांसड्यूसर किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पीएच संवेदनशील तत्वों जैसे DPg-4M के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं; DM-5M और अन्य।

कनवर्टर में संबंधित इनपुट के साथ माध्यमिक उपकरणों को जोड़ने के लिए वोल्टेज और वर्तमान आउटपुट होते हैं

संकेत।

मुख्य तकनीकी विशेषताएं:

माप की सीमा

-1 से 14 पीएच

अनुमत बुनियादी की सीमा कम

त्रुटियां:

ए) डीसी आउटपुट सिग्नल और

दिष्ट विद्युत धारा का वोल्टेज

बी) संकेतक उपकरण के अनुसार

कांच के प्रतिरोध को मापना

इलेक्ट्रोड

सहायक इलेक्ट्रोड प्रतिरोध

निपटान समय

10 एस से अधिक नहीं

आउटपुट करेंट

आउटपुट वोल्टेज

0 से 10 100 एमवी

कनवर्टर को औद्योगिक इकाइयों के निकट स्थापना के लिए डिज़ाइन किया गया है। ट्रांसड्यूसर में एक नैरो-प्रोफाइल इंडिकेटिंग डिवाइस और स्वयं ट्रांसड्यूसर शामिल हो सकता है, जो एक सामान्य पैनल पर या अलग से स्थापित हो, या केवल एक ट्रांसड्यूसर हो। डिवाइस का स्वरूप अंजीर में दिखाया गया है। 5.

आवरण 1 शीट स्टील से बना है, कवर 2 कास्ट है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना है। कवर के सामने डिवाइस इंडेक्स, कैप 3 और स्क्रू प्लग 4 के साथ एक शिलालेख है।

चावल। 5. कनवर्टर P201 की उपस्थिति

आवरण के अंदर एक फ्रेम स्थापित किया गया है, जो डिवाइस के सभी ब्लॉकों और तत्वों को स्थापित करने के आधार के रूप में कार्य करता है। कन्वर्टर के फ्रंट पैनल पर, कवर के नीचे स्थित, वेरिएबल रेसिस्टर्स की कुल्हाड़ियों को प्रदर्शित किया जाता है, जिसे कन्वर्टर्स की माप सीमा को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बाहरी विद्युत कनेक्शन के लिए क्लैंप वाला ब्लॉक एक बंद डिब्बे में स्थित है, इसकी पहुंच आवास की पिछली दीवार से प्रदान की जाती है। डिवाइस की निचली दीवार में चार ग्रंथियों के माध्यम से तारों को डिब्बे में पेश किया जाता है (चित्र 6)।

चावल। अंजीर। 6. कनवर्टर पी-201 के बाहरी विद्युत कनेक्शन की योजना: टीआरएम - सार्वभौमिक मीटर-नियामक; TKR - तापमान मुआवजा प्रतिरोधों का ब्लॉक

8.1.4। एक स्वचालित पीएच मीटर का सत्यापन और अंशांकन

एक स्वचालित पीएच मीटर के वर्तमान सत्यापन में इसकी रीडिंग की तुलना एक नियंत्रण उपकरण के साथ की जाती है। एक महत्वपूर्ण विसंगति के साथ, परीक्षण के तहत डिवाइस की रीडिंग को कम्पेसाटर का उपयोग करके या ट्यूनिंग नॉब्स का उपयोग करके ट्रांसड्यूसर के अंशांकन को बदलकर ठीक किया जाता है। के अलावा

इसके अलावा, सेंसर और ट्रांसड्यूसर की अधिक विस्तृत जांच समय-समय पर की जानी चाहिए।

सेंसर की जाँच में निम्नलिखित ऑपरेशन शामिल हैं:

1) सावधान बाहरी परीक्षा, विशेष रूप से उन हिस्सों की जो मापा माध्यम के संपर्क में आते हैं;

2) विद्युत सर्किट की जाँच करना, विशेष रूप से कांच के इन्सुलेशन प्रतिरोध और संदर्भ इलेक्ट्रोड सर्किट से

मामले के सापेक्ष, जो क्रमशः कम से कम 1012 ओम और 2108 ओम होना चाहिए;

3) नियंत्रण प्रयोगशाला पीएच मीटर का उपयोग करके ज्ञात पीएच मान के साथ बफर समाधान द्वारा इलेक्ट्रोड सिस्टम की विशेषताओं की जांच करना।

कन्वर्टर सत्यापन में शामिल हैं:

1) ट्रांसड्यूसर की मुख्य माप त्रुटि का निर्धारण और इसके अंशांकन में सुधार;

2) ग्लास इलेक्ट्रोड आर के प्रतिरोध में बदलाव से ट्रांसड्यूसर की अतिरिक्त माप त्रुटियों का निर्धारण ST , संदर्भ इलेक्ट्रोड RSR के प्रतिरोध में परिवर्तन

तथा नियंत्रित समाधान ई की क्षमता में परिवर्तनएक्स ।

पीएच मीटर के पैमाने को जांचने के लिए, I-01 या I-02 इलेक्ट्रोड सिस्टम सिम्युलेटर होना आवश्यक है।

इलेक्ट्रोड सिस्टम सिम्युलेटर आपको पीएच-मीटर सेंसर के प्रदर्शन की जांच करने की अनुमति देता है; डिवाइस के रीडिंग पर इलेक्ट्रोड के प्रतिरोध में परिवर्तन और समाधान और इकाई के शरीर के बीच वोल्टेज का प्रभाव; पीएच मीटर की शोर प्रतिरक्षा।

सिम्युलेटर का उपयोग करके, आप इलेक्ट्रोड सिस्टम के निम्नलिखित मापदंडों को पुन: उत्पन्न कर सकते हैं:

ए) इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ के बराबर वोल्टेज, 0 से 1000 एमवी की सीमा में;

बी) ग्लास इलेक्ट्रोड प्रतिरोध के बराबर प्रतिरोध: 0; 500 और 1000 एमΩ;

ग) सहायक इलेक्ट्रोड के प्रतिरोध के बराबर प्रतिरोध: 10 और 20 kOhm;

डी) ईएमएफ "ग्राउंड - सॉल्यूशन" के बराबर वोल्टेज: 0 और

सिम्युलेटर इलेक्ट्रोड सिस्टम (चित्र 7) का विद्युत समतुल्य है और इसे हटाने योग्य कवर के साथ स्टील के मामले में रखे पोर्टेबल डिवाइस के रूप में डिज़ाइन किया गया है।

ई डब्ल्यू आर.वी

चावल। अंजीर। 7. इलेक्ट्रोड सिस्टम सिम्युलेटर के समतुल्य सर्किट: आर आई - मापने वाले ग्लास इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध; आर बी सहायक इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध है; ई - इलेक्ट्रोड सिस्टम का कुल ईएमएफ: ईजी - ईएमएफ "जमीन - समाधान"।

सिम्युलेटर के फ्रंट पैनल पर किट में शामिल केबल का उपयोग करके इसे सत्यापित पीएच मीटर से जोड़ने के लिए टर्मिनल हैं। आवश्यक आउटपुट वोल्टेज, इलेक्ट्रोड प्रतिरोध, नियंत्रित समाधान क्षमता आदि को सेट करने के लिए नॉब्स भी वहां स्थित हैं।

8.2. उपकरण और उपकरण

1. औद्योगिक कनवर्टरपी-201।

2. इलेक्ट्रोड सिस्टम सिम्युलेटरमैं-02।

3. मीटर नियामकयूनिवर्सल मल्टी-चैनल टीपीएम 138।

8.3. कार्य क्रम

1. कनवर्टर के सत्यापन के लिए स्थापना को इकट्ठा करेंअंजीर की योजना के अनुसार I-02 सिम्युलेटर का उपयोग करते हुए P-201। 8 एक समाक्षीय केबल के माध्यम से सिम्युलेटर के आउटपुट को ट्रांसड्यूसर के इनपुट "मीस" और "ऑक्स" से जोड़कर।

2. काम के लिए सिम्युलेटर तैयार करें। ऐसा करने के लिए, सिम्युलेटर के स्विच पर दबाएँ: “आरऔर ” – बटन 500; "ईजेडआर", "आरवी" - बटन

EZP के लिए "00" और RB के लिए "010"; "शक्ति" - बटन "आंतरिक" और "चालू"।

3. स्टैंड पर शक्ति लागू करें।

चावल। 8. सत्यापन योजना: 1 - I-02 इलेक्ट्रोड सिस्टम सिम्युलेटर; 2 - इलेक्ट्रोड सिस्टम; 3 - उच्च-प्रतिरोध कनवर्टर पी-201; 4 - मल्टीचैनल मीटर-रेगुलेटर टीपीएम 138

4. चैनल नंबर 5 का चयन करने के लिए TPM 138 पर तीर ^ v का उपयोग करें, जिसके माध्यम से EMF की गणना की जाती है।

5. कनवर्टर की जाँच करें।

इसके लिए:

5.1। सिम्युलेटर के स्विच "ई, एमवी" के बटन पर डायल करें, डिजीटल स्केल मार्क के पीएच मान के अनुरूप ईएमएफ मान। अंशांकन तालिका में ईएमएफ के संकेत के आधार पर स्विच "ईएक्स, एमवी" स्थिति "+" या "-" पर सेट है।

5.2। I-02 सिम्युलेटर पर संकेतों को पढ़ने के लिए। RВ = 10 पर मूल माप त्रुटि निर्धारित करें

कोहम; ईज़ी = 0। फॉरवर्ड और रिवर्स स्ट्रोक के दौरान सभी डिजीटल स्केल मार्क्स पर मुख्य त्रुटि की जाँच की जाती है और इसकी गणना सूत्र = [(E -E 0) / (E K -E H)] 100% द्वारा की जाती है, जहाँ E 0 सारणीबद्ध होता है (वास्तविक मान का इस डिजीटल स्केल मार्क के अनुरूप इलेक्ट्रोड सिस्टम का EMF, mV, E - वास्तविक EMF मान, mV, E K , E N - EMF मान अंतिम और प्रारंभिक स्केल चिह्नों के अनुरूप है।

6. एक रिपोर्ट में सत्यापन परिणाम प्रस्तुत करें।

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

सेराटोव राज्य

तकनीकी विश्वविद्यालय

इलेक्ट्रोड माप

क्षमता और ईएमएफ

दिशा-निर्देश

"सैद्धांतिक इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री" पाठ्यक्रम पर

विशेषता के छात्रों के लिए

दिशा 550800

स्थानीय वितरण इलेक्ट्रॉनिक संस्करण

स्वीकृत

संपादकीय और प्रकाशन

सरतोव की परिषद

राज्य

तकनीकी विश्वविद्यालय

सेराटोव - 2006

किसी भी रूप में पुनरुत्पादन और वितरण के सभी अधिकार डेवलपर के पास रहते हैं।

इस उत्पाद की अवैध नकल और उपयोग निषिद्ध है।

द्वारा संकलित:

द्वारा संपादित

आलोचक

SSTU का वैज्ञानिक और तकनीकी पुस्तकालय

पंजीकरण संख्या 060375-ई

© सेराटोव राज्य

तकनीकी विश्वविद्यालय, 2006

परिचय

इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की मौलिक अवधारणाओं में से एक इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता और इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम की ईएमएफ की अवधारणाएं हैं। इलेक्ट्रोड क्षमता और ईएमएफ के मूल्य गतिविधि (ए), गतिविधि गुणांक (एफ), स्थानांतरण संख्या (एन+, एन-) के रूप में इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की ऐसी महत्वपूर्ण विशेषताओं से जुड़े हैं। विद्युत रासायनिक प्रणाली की क्षमता और EMF को मापकर, a, f, n+, n - इलेक्ट्रोलाइट्स की गणना की जा सकती है।

दिशानिर्देशों का उद्देश्य इलेक्ट्रोड के वर्गीकरण के साथ इलेक्ट्रोड और समाधान के बीच संभावित कूद के कारणों के बारे में सैद्धांतिक विचारों के साथ छात्रों को परिचित करना है, इस विधि का उपयोग करके इलेक्ट्रोड क्षमता और ईएमएफ को मापने के लिए मुआवजा विधि की सैद्धांतिक नींव को महारत हासिल करना है। इलेक्ट्रोलाइट समाधान में गतिविधि गुणांक और आयन परिवहन संख्या की गणना करें।


मूल अवधारणा

जब एक धातु इलेक्ट्रोड को एक समाधान में डुबोया जाता है, तो इंटरफ़ेस पर एक दोहरी विद्युत परत दिखाई देती है और इसके परिणामस्वरूप, एक संभावित छलांग दिखाई देती है।

संभावित छलांग का उद्भव विभिन्न कारणों से होता है। उनमें से एक धातु और विलयन के बीच आवेशित कणों का आदान-प्रदान है। जब किसी धातु को इलेक्ट्रोलाइट घोल में डुबोया जाता है, तो धातु के आयन, क्रिस्टल जाली को छोड़कर समाधान में गुजरते हैं, अपने धनात्मक आवेशों को उसमें लाते हैं, जबकि धातु की सतह, जिस पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता रहती है, ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाती है।

क्षमता के प्रकट होने का एक अन्य कारण कुछ अक्रिय धातु की सतह पर एक जलीय नमक समाधान से आयनों का चयनात्मक सोखना है। सोखना धातु की सतह पर एक अतिरिक्त नकारात्मक चार्ज की उपस्थिति की ओर जाता है और आगे, निकटतम समाधान परत में एक अतिरिक्त सकारात्मक चार्ज की उपस्थिति के लिए होता है।

तीसरा संभावित कारण ध्रुवीय अपरिवर्तित कणों की चरण सीमा के पास उन्मुख होने की क्षमता है। उन्मुख सोखना में, एक ध्रुवीय अणु के द्विध्रुव के सिरों में से एक इंटरफ़ेस का सामना करता है, और दूसरा, उस चरण की ओर, जिसमें दिया गया अणु संबंधित है।

इलेक्ट्रोड-समाधान इंटरफ़ेस पर संभावित छलांग के पूर्ण मूल्य को मापना असंभव है। लेकिन अध्ययन के तहत इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोड से बने तत्व के ईएमएफ को मापना संभव है, जिसकी क्षमता को सशर्त रूप से शून्य के रूप में लिया जाता है। इस तरह से प्राप्त मूल्य को धातु की "आंतरिक" क्षमता कहा जाता है - ई।

एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड एक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है, जिसकी संतुलन क्षमता को पारंपरिक रूप से शून्य के रूप में लिया जाता है।

एक संतुलन क्षमता एक धातु और एक नमक समाधान के बीच एक स्थापित संतुलन की विशेषता वाली क्षमता है। एक संतुलन राज्य की स्थापना का मतलब यह नहीं है कि विद्युत रासायनिक प्रणाली में कोई भी प्रक्रिया नहीं होती है। ठोस और तरल चरणों के बीच आयनों का आदान-प्रदान जारी रहता है, लेकिन ऐसे संक्रमणों की दर बराबर हो जाती है। धातु-समाधान सीमा पर संतुलन स्थिति के अनुरूप है

मैंप्रति= मैंलेकिन= मैंहे , (1)

कहाँ पे मैंप्रतिकैथोड करंट है;

मैंहे – विनिमय वर्तमान।

अध्ययन के तहत इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापने के लिए, अन्य इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जा सकता है, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन मानक इलेक्ट्रोड - संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष जानी जाती है।

संदर्भ इलेक्ट्रोड के लिए मुख्य आवश्यकताएं संभावित उछाल की स्थिरता और परिणामों की अच्छी प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता हैं। संदर्भ इलेक्ट्रोड के उदाहरण दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड हैं: कैलोमेल:

क्लोरीन- / एचजी2 क्लोरीन2 , एचजी

सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड:

क्लोरीन- / एजीसीएल, एजी

पारा सल्फेट इलेक्ट्रोड और अन्य। तालिका संदर्भ इलेक्ट्रोड (हाइड्रोजन पैमाने के अनुसार) की क्षमता दिखाती है।

किसी भी इलेक्ट्रोड की क्षमता - ई, मानक क्षमता के मूल्य और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की गतिविधियों द्वारा दिए गए तापमान और दबाव पर निर्धारित होती है।


यदि प्रतिक्रिया विद्युत रासायनिक प्रणाली में विपरीत रूप से आगे बढ़ती है

υAA+υBB+…+.-zF→υLL+υMM

फिर https://pandia.ru/text/77/491/images/image003_83.gif" width="29" height="41 src=">ln और Cu2+ (5)

दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड धातु के इलेक्ट्रोड होते हैं जो इस धातु के विरल रूप से घुलनशील नमक के साथ लेपित होते हैं और अत्यधिक घुलनशील नमक के घोल में डुबोए जाते हैं जिसमें विरल रूप से घुलनशील नमक के साथ एक आम आयन होता है: एक उदाहरण सिल्वर क्लोराइड, कैलोमेल इलेक्ट्रोड आदि हैं।

दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड की क्षमता, उदाहरण के लिए, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, समीकरण द्वारा वर्णित है

EAg, AgCl/Cl-=E0Ag, AgCl/Cl-ln aCl - (6)

एक रेडॉक्स इलेक्ट्रोड एक निष्क्रिय सामग्री से बना एक इलेक्ट्रोड है और ऑक्सीकृत और कम रूपों में कुछ पदार्थ युक्त समाधान में डूबा हुआ है।

सरल और जटिल रेडॉक्स इलेक्ट्रोड हैं।

साधारण रेडॉक्स इलेक्ट्रोड में, कण आवेश की वैधता में परिवर्तन देखा जाता है, लेकिन रासायनिक संरचना स्थिर रहती है।

Fe3++e→Fe2+

एमएनओ-4+ई→एमएनओ42-

यदि हम ऑक्सीकृत आयनों को ऑक्स और अपचयित आयनों को लाल के रूप में निरूपित करते हैं, तो उपरोक्त सभी अभिक्रियाओं को एक सामान्य समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

बैल+ इ→ लाल

एक साधारण रेडॉक्स इलेक्ट्रोड को आरेख के रूप में लिखा जाता है लाल, बैल/ पं, और इसकी क्षमता समीकरण द्वारा दी गई है

इ लाल, ऑक्स=E0 लाल, ऑक्स+https://pandia.ru/text/77/491/images/image005_58.gif" width="29" height="41 src=">ln (8)

बाहरी सर्किट को बंद करने पर दो इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर को इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम का इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) (E) कहा जाता है।

इ= इ+ - इ- (9)

एक विद्युत रासायनिक प्रणाली जिसमें दो समान इलेक्ट्रोड होते हैं जो विभिन्न सांद्रता के एक ही इलेक्ट्रोलाइट के घोल में डूबे होते हैं, एक सांद्रता सेल कहलाते हैं।

ऐसे तत्व में ईएमएफ इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की सांद्रता में अंतर के कारण उत्पन्न होता है।

प्रायोगिक तकनीक

ईएमएफ और क्षमता को मापने के लिए मुआवजा विधि

उपकरण और सहायक उपकरण: R-37/1 पोटेंशियोमीटर, गैल्वेनोमीटर, बैटरी, वेस्टन सेल, कार्बन, कॉपर, जिंक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट सॉल्यूशन, सिल्वर क्लोराइड रेफरेंस इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइटिक की, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल।

स्थापना आरेख को इकट्ठा करें (चित्र 2)

इ। मैं। - विद्युत रासायनिक सेल;

इ। तथा। - जांच इलेक्ट्रोड;

इ। साथ। - रेफ्रेन्स इलेक्ट्रोड;

इ। के। - इलेक्ट्रोलाइटिक कुंजी।

DIV_ADBLOCK84">

CrO42- और H+ आयनों की सांद्रता स्थिर है और 0.2 g-आयन/l और 3-आयन/l H+ की सांद्रता भिन्न है और है: 3; 2; एक; 0.5; 0.1 जी-आयन / एल;

CrO42-, Cr3+ आयनों की सांद्रता स्थिर है और क्रमशः 2 g-आयन/l और 0.1 g-आयन/l के बराबर है, H+ आयनों की सांद्रता भिन्न होती है और है: 2; एक; 0.5; 0.1; 0.05; 0.01 जी-आयन / एल।

कार्य 4

सरल रेडॉक्स प्रणाली Mn+7, Mn2+ ग्रेफाइट की क्षमता का मापन।

Mn2+ आयन की सांद्रता स्थिर है और 0.5 g-आयन/l के बराबर है

MnO2-4 आयनों की सांद्रता बदलती है और 1 है; 0.5; 0.25; 0.1; 0.01 जी-आयन / एल;

MnO-4 आयनों की सांद्रता स्थिर है और 1 g-आयन/l के बराबर है

Mn2+ आयन v की सांद्रता बदलती है और है: 0.5; 0.25; 0.1; 0.05; 0.001 जी-आयन / एल।

प्रायोगिक डेटा का प्रसंस्करण

1. सभी प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा को हाइड्रोजन स्केल में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

3. निर्देशांक E, lgC में सांद्रता पर क्षमता की एक ग्राफिकल निर्भरता का निर्माण करें, इलेक्ट्रोड क्षमता के मूल्य पर संभावित-निर्धारण आयनों की एकाग्रता के प्रभाव की प्रकृति के बारे में एक निष्कर्ष निकालें।

4. एकाग्रता तत्वों (कार्य 2) के लिए, समीकरण का उपयोग करके प्रसार संभावित कूद φα की गणना करें

φα = (10)

मुआवजा विधि द्वारा EMF को मापते समय

1. ऑपरेशन से पहले पोटेंशियोमीटर को ग्राउंड किया जाना चाहिए।

2. बैटरी के साथ काम करते समय, आपको चाहिए:

पोर्टेबल वाल्टमीटर के साथ टर्मिनलों पर वोल्टेज की जांच करने के लिए उपयोग करें;

बैटरी को बैटरी में जोड़ते समय, गंभीर जलने से बचने के लिए केस और टर्मिनलों को छोटा करने से बचें।

3. काम के बाद, सभी उपकरणों को बंद कर दें।

साहित्य

1. एंट्रोपोव इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री:

पाठ्यपुस्तक /।- दूसरा संस्करण। संशोधित ऐड।-एम।: हायर स्कूल, 1984.-519।

2.-रोटिनियन इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री: पाठ्यपुस्तक /,

एल।: रसायन विज्ञान, पी।

3. डमास्क /, .- एम।: हायर स्कूल, 1987.-296s।

क्या ईएमएफ(इलेक्ट्रोमोटिव बल) भौतिकी में? विद्युत प्रवाह हर किसी के द्वारा नहीं समझा जाता है। अंतरिक्ष की दूरी की तरह, केवल नाक के नीचे। सामान्य तौर पर, यह वैज्ञानिकों द्वारा भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है। याद रखने के लिए काफी है निकोला टेस्लाअपने प्रसिद्ध प्रयोगों के साथ, अपने समय से सदियों आगे और आज भी रहस्य के प्रभामंडल में बने हुए हैं। आज हम बड़े-बड़े रहस्यों को सुलझा नहीं रहे हैं, बल्कि जानने का प्रयास कर रहे हैं भौतिकी में ईएमएफ क्या है.

भौतिकी में ईएमएफ की परिभाषा

ईएमएफविद्युत वाहक बल है। पत्र द्वारा निरूपित इ या छोटा ग्रीक अक्षर एप्सिलॉन।

विद्युत प्रभावन बल- बाहरी ताकतों के काम को चिह्नित करने वाली स्केलर भौतिक मात्रा ( गैर-विद्युत मूल की ताकतें) प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष धारा के विद्युत परिपथों में कार्य करना।

ईएमएफ, पसंद करना वोल्टेजई, वोल्ट में मापा जाता है। हालाँकि, EMF और वोल्टेज अलग-अलग घटनाएं हैं।

वोल्टेज(बिंदु ए और बी के बीच) - एक इकाई परीक्षण चार्ज को एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर स्थानांतरित करते समय किए गए प्रभावी विद्युत क्षेत्र के कार्य के बराबर एक भौतिक मात्रा।

हम "उंगलियों पर" EMF का सार समझाते हैं

यह समझने के लिए कि क्या है, हम एक सादृश्य उदाहरण दे सकते हैं। कल्पना कीजिए कि हमारे पास पानी से पूरी तरह भरा हुआ एक जल मीनार है। इस टावर की तुलना बैटरी से करें।

टावर भरा होने पर पानी टावर के तल पर अधिकतम दबाव डालता है। तदनुसार, टॉवर में पानी जितना कम होगा, नल से बहने वाले पानी का दबाव और दबाव उतना ही कमजोर होगा। यदि आप नल खोलते हैं, तो पानी पहले तेज दबाव में धीरे-धीरे बाहर निकलेगा, और फिर धीरे-धीरे तब तक बहेगा जब तक कि दबाव पूरी तरह से कमजोर न हो जाए। यहाँ तनाव वह दबाव है जो पानी तल पर डालता है। शून्य वोल्टेज के स्तर के लिए, हम टॉवर के बहुत नीचे ले जाएँगे।

बैटरी के साथ भी ऐसा ही है। सबसे पहले, हम अपने वर्तमान स्रोत (बैटरी) को सर्किट में शामिल करते हैं, इसे बंद करते हैं। इसे घड़ी या टॉर्च होने दें। जबकि वोल्टेज स्तर पर्याप्त है और बैटरी डिस्चार्ज नहीं होती है, टॉर्च चमकीली चमकती है, फिर धीरे-धीरे बाहर जाती है जब तक कि यह पूरी तरह से बाहर न निकल जाए।

लेकिन यह कैसे सुनिश्चित करें कि दबाव खत्म न हो? दूसरे शब्दों में, टावर में निरंतर जल स्तर और वर्तमान स्रोत के ध्रुवों पर निरंतर संभावित अंतर को कैसे बनाए रखा जाए। टावर के उदाहरण के बाद, ईएमएफ को एक पंप के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जो टावर में नए पानी के प्रवाह को सुनिश्चित करता है।

ईएमएफ की प्रकृति

विभिन्न मौजूदा स्रोतों में EMF के होने का कारण अलग-अलग होता है। घटना की प्रकृति के अनुसार, निम्न प्रकार प्रतिष्ठित हैं:

  • रासायनिक ईएमएफ।रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण बैटरी और संचायक में होता है।
  • थर्मो ईएमएफ।तब होता है जब विभिन्न तापमानों पर असमान कंडक्टरों के संपर्क जुड़े होते हैं।
  • प्रेरण का ईएमएफ।एक जनरेटर में तब होता है जब एक घूर्णन कंडक्टर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। EMF एक कंडक्टर में तब प्रेरित होगा जब कंडक्टर एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की बल की रेखाओं को पार करता है या जब चुंबकीय क्षेत्र परिमाण में बदलता है।
  • फोटोइलेक्ट्रिक ईएमएफ।इस ईएमएफ की घटना बाहरी या आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना से सुगम होती है।
  • पीजोइलेक्ट्रिक ईएमएफ। EMF तब होता है जब किसी पदार्थ को खींचा या संकुचित किया जाता है।

प्रिय दोस्तों, आज हमने "डमीज़ के लिए EMF" विषय पर विचार किया है। जैसा कि आप देख सकते हैं, EMF गैर-विद्युत उत्पत्ति का बल, जो परिपथ में विद्युत धारा के प्रवाह को बनाए रखता है। यदि आप जानना चाहते हैं कि ईएमएफ के साथ समस्याओं का समाधान कैसे किया जाता है, तो हम आपको संपर्क करने की सलाह देते हैं हमारे लेखक- सावधानीपूर्वक चयनित और सिद्ध विशेषज्ञ जो किसी भी विषयगत समस्या को हल करने के तरीके को जल्दी और स्पष्ट रूप से समझाएंगे। और परंपरा के अनुसार, अंत में हम आपको प्रशिक्षण वीडियो देखने के लिए आमंत्रित करते हैं। आपकी पढ़ाई के साथ हैप्पी व्यूइंग और गुड लक!

तरल धातुओं के तापमान को मापने के लिए उपकरण और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर के ईएमएफ iM सेंसर लैब को प्राथमिक थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स से आने वाले थर्मो-ईएमएफ को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो तरल धातुओं (कच्चा लोहा, स्टील, तांबा और अन्य) के तापमान को मापता है और ईएमएफ द्वारा उत्पन्न होता है। ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर।

विवरण

परिचालन सिद्धांत

प्राथमिक थर्मोइलेक्ट्रिक कनवर्टर (थर्मोकपल) से थर्मो-ईएमएफ संकेत और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर (एमवी) से ईएमएफ तरल धातुओं के तापमान को मापने के लिए डिवाइस के "मापने" इनपुट और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर iM2 के ईएमएफ को आपूर्ति करता है। सेंसर लैब को डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है और संबंधित कार्यक्रम के अनुसार तापमान और ऑक्सीजन गतिविधि मूल्यों में परिवर्तित किया जाता है। ये संकेत 250 s-1 तक के चक्रों में प्राप्त होते हैं। डिवाइस में 4 इनपुट हैं: Ch0 और Ch2 - थर्मोक्यूल्स से संकेतों को मापने के लिए, और Ch1, Ch3 - ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर से EMF संकेतों को मापने के लिए।

तापमान माप की प्रक्रिया में, स्थिर रीडिंग (तथाकथित "तापमान क्षेत्र" के मापदंडों द्वारा विशेषता, लंबाई (समय) द्वारा निर्धारित करने के लिए इसके आउटपुट को निर्धारित करने के लिए आने वाले इनपुट सिग्नल में परिवर्तन का विश्लेषण किया जाता है। और ऊंचाई (तापमान परिवर्तन)। यदि क्षेत्र की लंबाई द्वारा निर्दिष्ट समय के दौरान, तापमान में वास्तविक परिवर्तन इसकी निर्दिष्ट ऊंचाई (यानी, स्वीकार्य तापमान परिवर्तन) से अधिक नहीं होता है, तो क्षेत्र को चयनित माना जाता है। अगला, तरल धातुओं के तापमान और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर के EMF को मापने के लिए iM सेंसर लैब डिवाइस चयनित क्षेत्र की लंबाई पर मापा गया तापमान घड़ी मान औसत करता है, और स्क्रीन पर माप के परिणामस्वरूप औसत मूल्य प्रदर्शित करता है।

इसी तरह, स्थिर रीडिंग के लिए ईएमएफ आउटपुट के अनुरूप क्षेत्रों को आवंटित किया जाता है, जिसके आयाम भी लंबाई (समय) और ऊंचाई (ईएमएफ मूल्य में अनुमेय परिवर्तन) द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

स्नान के तापमान को मापने के अलावा, डिवाइस आपको तरल स्टील के लिक्विडस तापमान को निर्धारित करने की अनुमति देता है, जिसे कार्बन सामग्री में अनुभवजन्य समीकरण के अनुसार पुनर्गणना किया जा सकता है। ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर द्वारा उत्पन्न EMF के मापन के परिणामों के अनुसार, तरल स्टील, कच्चा लोहा और तांबे में ऑक्सीजन गतिविधि, स्टील में कार्बन सामग्री, कच्चा लोहा में सल्फर और सिलिकॉन सामग्री, FeO की गतिविधि (FeO + MnO) ) लिक्विड मेटलर्जिकल स्लैग और कुछ अन्य मापदंडों में तरल धातुओं की थर्मल स्थिति और रासायनिक संरचना से जुड़ी गणना द्वारा निर्धारित किया जाता है। डिवाइस में तापमान परिवर्तन की दर का विश्लेषण करके स्नान के स्तर (स्लैग-मेटल सीमा की स्थिति) को निर्धारित करने की क्षमता भी होती है जब थर्मोकपल स्नान में डूब जाता है और विशेष जांच के साथ स्लैग परत की मोटाई का निर्धारण करता है।

तरल धातुओं के तापमान को मापने के लिए उपकरण और iM2 सेंसर लैब ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर के EMF में दो संशोधन होते हैं, जो एक टच एलसीडी स्क्रीन (चित्र 1) की उपस्थिति या अनुपस्थिति में भिन्न होते हैं। स्क्रीन की अनुपस्थिति में, डिवाइस को बाहरी कंप्यूटर या औद्योगिक टैबलेट से नियंत्रित किया जाता है। ऐसे में उनके बीच संचार के लिए विशेष सॉफ्टवेयर की आपूर्ति की जाती है।

टच स्क्रीन इंस्ट्रूमेंट हाउसिंग के फ्रंट पैनल पर स्थित है और माप की प्रगति, इसके परिणाम और माप से संबंधित अन्य जानकारी को डिजिटल और ग्राफिकल रूपों में प्रदर्शित करता है। स्क्रीन टेक्स्ट टैब के रूप में एक मेनू भी प्रदर्शित करती है, जिसका उपयोग डिवाइस को नियंत्रित करने, इसके निदान और निष्पादन पर डेटा देखने के लिए किया जाता है।

शीट संख्या 2 कुल शीट 4

पिछले माप। "बिना स्क्रीन" संशोधन में, उपरोक्त सभी जानकारी कंप्यूटर या औद्योगिक टैबलेट की स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है।

तरल धातुओं के तापमान को मापने के लिए डिवाइस के इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड और iM2 सेंसर लैब ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर के EMF को एक बढ़ते रैक पर माउंट करने या माउंट करने के लिए 19” मानक के अनुसार बनाए गए डस्ट-प्रूफ स्टील केस में स्थापित किया गया है। कवच।

प्राथमिक ट्रांसड्यूसर से सिग्नल डिवाइस को दो तरह से प्रेषित किए जा सकते हैं - केबल द्वारा और रेडियो द्वारा। बाद के मामले में, डिवाइस एक सीरियल इंटरफ़ेस के माध्यम से प्राप्त करने वाली इकाई (रिसीवर बॉक्स) से जुड़ा होता है, और एक ट्रांसमीटर (क्यूयूबीई) सबमर्सिबल रॉड के हैंडल पर स्थापित होता है, जो सेंसर से सिग्नल को प्रेषित रेडियो सिग्नल में परिवर्तित करता है। प्राप्त करने वाली इकाई। बाद वाला उन्हें प्राप्त करता है और उन्हें प्रसंस्करण के लिए डिवाइस में स्थानांतरित करता है।

डिवाइस को सील नहीं किया गया है।

सॉफ़्टवेयर

सॉफ़्टवेयर की स्थापना (SW) निर्माता के यहाँ की जाती है। मेट्रोलॉजिकल रूप से सॉफ्टवेयर के महत्वपूर्ण हिस्से तक पहुंच संभव नहीं है।

एमआई का डिज़ाइन मापने के उपकरण और माप की जानकारी के सॉफ़्टवेयर पर अनधिकृत प्रभाव की संभावना को बाहर करता है।

अनजाने और जानबूझकर संशोधनों के खिलाफ फर्मवेयर सुरक्षा स्तर

आर 50.2.077-2014 के अनुसार उच्च।

विशेष विवरण

तरल धातुओं के तापमान को मापने के लिए उपकरणों की मेट्रोलॉजिकल और तकनीकी विशेषताएं और iM2 सेंसर लैब ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर की EMF तालिका 1 में दी गई है। तालिका 1

* - प्राथमिक कनवर्टर, एक्सटेंशन केबल और EMF सेंसर की त्रुटि को ध्यान में रखे बिना।

अनुमोदन चिह्न टाइप करें

टाइप अनुमोदन चिह्न टाइपोग्राफिक रूप से ऑपरेशनल डॉक्यूमेंटेशन के टाइटल पेज पर टाइपोग्राफिकल विधि द्वारा और ऑफसेट प्रिंटिंग विधि द्वारा इंस्ट्रूमेंट के फ्रंट पैनल पर लगाया जाता है।

संपूर्णता

मापने के उपकरण की पूर्णता तालिका 2 में दी गई है। तालिका 2

सत्यापन

MP RT 2173-2014 के अनुसार किया जाता है "तरल धातुओं के तापमान और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर iM2 सेंसर लैब के EMF को मापने के लिए उपकरण। सत्यापन पद्धति", 26 अक्टूबर 2014 को जीसीआई एसआई एफबीयू "रोस्टेस्ट-मॉस्को" द्वारा अनुमोदित।

सत्यापन के मुख्य साधन तालिका 3 में दिए गए हैं। तालिका 3

माप विधियों के बारे में जानकारी

माप विधियों के बारे में जानकारी निर्देश पुस्तिका में निहित है।

विनियामक और तकनीकी दस्तावेज जो तरल धातुओं के तापमान और ऑक्सीजन गतिविधि सेंसर के ईएमएफ को मापने के लिए उपकरणों की आवश्यकताओं को स्थापित करते हैं iM2 सेंसर लैब

1 निर्माता का तकनीकी दस्तावेज हेरियस इलेक्ट्रो-नाइट जीएमबीएच एंड कंपनी। किलोग्राम।

2 GOST R 52931-2008 "तकनीकी प्रक्रियाओं की निगरानी और विनियमन के लिए उपकरण। सामान्य तकनीकी स्थितियां"।

3 गोस्ट आर 8.585-2001 "जीएसपी। थर्मोक्यूल्स। नाममात्र स्थिर रूपांतरण विशेषताओं।

4 गोस्ट 8.558-2009 "जीएसपी। तापमान मापने के उपकरणों के लिए राज्य सत्यापन योजना।

तकनीकी विनियमन पर रूसी संघ के कानून के अनुसार अनिवार्य आवश्यकताओं के साथ उत्पादों और अन्य वस्तुओं की अनुरूपता का आकलन करने पर कार्य करते समय।