სახლში > ადრე > თერმოწყვილები. საზომი მოწყობილობა სამუშაო პროცედურა


თერმოწყვილები. საზომი მოწყობილობა სამუშაო პროცედურა




9.1. ობიექტური

თერმოწყვილის თერმოელექტრომოძრავი ძალის დამოკიდებულების განსაზღვრა შეერთების ტემპერატურულ სხვაობაზე.

დახურულ წრეში (ნახ. 9.1), რომელიც შედგება განსხვავებული გამტარებისგან (ან ნახევარგამტარებისგან) A და B, წარმოიქმნება ელექტრომამოძრავებელი ძალა (emf) E T და მიედინება დენი, თუ ამ გამტარების 1 და 2 კონტაქტები შენარჩუნებულია სხვადასხვა ტემპერატურაზე T 1 და T 2 . ეს ემფ ეწოდება თერმოელექტრომოძრავი ძალა (თერმო-ემფ), ხოლო ორი განსხვავებული გამტარის ელექტრული წრე ეწოდება თერმოწყვილს. როდესაც შეერთებებს შორის ტემპერატურის სხვაობის ნიშანი იცვლება, იცვლება თერმოწყვილის დენის მიმართულება. ის
ფენომენს ზებეკის ფენომენი ეწოდება.

ცნობილია თერმო-EMF-ის წარმოქმნის სამი მიზეზი: გამტარში მუხტის მატარებლების მიმართული ნაკადის წარმოქმნა ტემპერატურის გრადიენტის არსებობისას, ფონონებით ელექტრონების გადაადგილება და ფერმის დონის პოზიციის ცვლილება. ტემპერატურის მიხედვით. მოდით განვიხილოთ ეს მიზეზები უფრო დეტალურად.

დირიჟორის გასწვრივ ტემპერატურის გრადიენტის dT/dl თანდასწრებით, მის ცხელ ბოლოში ელექტრონებს აქვთ უფრო დიდი კინეტიკური ენერგია და, შესაბამისად, ქაოტური მოძრაობის უფრო დიდი სიჩქარე ცივი ბოლოს ელექტრონებთან შედარებით. შედეგად, ხდება ელექტრონების უპირატესი ნაკადი გამტარის ცხელი ბოლოდან ცივში, უარყოფითი მუხტი გროვდება ცივ ბოლოს, ხოლო არაკომპენსირებული დადებითი მუხტი რჩება ცხელ ბოლოში.

დაგროვება გრძელდება მანამ, სანამ პოტენციური სხვაობა არ გამოიწვევს ელექტრონების თანაბარ ნაკადს. წრეში ასეთი პოტენციური განსხვავებების ალგებრული ჯამი ქმნის თერმო-ემფ-ის მოცულობით კომპონენტს.

გარდა ამისა, გამტარში არსებული ტემპერატურული გრადიენტი იწვევს ფონონების (დირიჟორის ბროლის ბადის ვიბრაციული ენერგიის კვანტების) უპირატეს მოძრაობას (დრიფტს) ცხელი ბოლოდან ცივში. ასეთი დრეიფის არსებობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ თავად ფონონებით გაფანტული ელექტრონები იწყებენ მიმართულ მოძრაობას ცხელი ბოლოდან ცივში. ელექტრონების დაგროვება გამტარის ცივ ბოლოში და ელექტრონების ამოწურვა ცხელი ბოლოდან იწვევს თერმო-ემფ-ის ფონონური კომპონენტის გამოჩენას. უფრო მეტიც, დაბალ ტემპერატურაზე, ამ კომპონენტის წვლილი მთავარია თერმული ემფ-ის წარმოქმნაში.

ორივე პროცესის შედეგად გამტარის შიგნით წარმოიქმნება ელექტრული ველი, რომელიც მიმართულია ტემპერატურის გრადიენტისკენ. ამ ველის ინტენსივობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც

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

სადაც β = dφ / dT.

მიმართება (9.1) აკავშირებს ელექტრული ველის სიძლიერეს E ტემპერატურულ გრადიენტს dT/dl. მიღებულ ველს და ტემპერატურულ გრადიენტს საპირისპირო მიმართულებები აქვთ, ამიტომ მათ განსხვავებული ნიშნები აქვთ.

(9.1) გამოხატულებით განსაზღვრული ველი არის გარე ძალების ველი. ამ ველის სიძლიერის ინტეგრირება AB წრედის მონაკვეთზე (ნახ. 9.1) 2-დან 1-ლ შეერთებამდე და თუ ვივარაუდებთ, რომ T 2 > T 1, მივიღებთ გამოხატულებას ამ მონაკვეთზე მოქმედი თერმო-ემფ-ისთვის:



(ნიშანი შეიცვალა ინტეგრაციის ლიმიტების შეცვლისას.) ანალოგიურად, ჩვენ განვსაზღვრავთ B სექციაში მოქმედ თერმო-ემფ-ს 1-ლი შეერთებიდან 2-მდე.

თერმო-ემფ-ის გაჩენის მესამე მიზეზი. არის ფერმის დონის ტემპერატურაზე დამოკიდებული პოზიცია, რომელიც შეესაბამება ელექტრონების მიერ დაკავებულ უმაღლეს ენერგეტიკულ დონეს. ფერმის დონე შეესაბამება ფერმის ენერგიას E F, რომელიც ელექტრონებს შეიძლება ჰქონდეთ ამ დონეზე.

ფერმის ენერგია არის მაქსიმალური ენერგია, რომელიც გამტარ ელექტრონებს შეიძლება ჰქონდეთ ლითონში 0 K-ზე. ფერმის დონე იქნება რაც უფრო მაღალია, მით მეტი იქნება ელექტრონის გაზის სიმკვრივე. მაგალითად (სურათი 9.2), E FA არის ფერმის ენერგია A ლითონისთვის, ხოლო E FB არის ლითონის B. E PA და E PB მნიშვნელობები არის ელექტრონების უმაღლესი პოტენციური ენერგია მეტალებში A და B, შესაბამისად. როდესაც ორი განსხვავებული ლითონი A და B შედის კონტაქტში, ფერმის დონის სხვაობის არსებობა (E FA > E FB) იწვევს ელექტრონების გადასვლას მეტალიდან A (უფრო მაღალი დონის მქონე) მეტალზე B (ფერმის დაბალი დონით) .

ამ შემთხვევაში მეტალი A დადებითად დამუხტულია, მეტალი B კი უარყოფითად. ამ მუხტების გამოჩენა იწვევს ლითონების ენერგეტიკული დონის ცვლილებას, ფერმის დონის ჩათვლით. როგორც კი ფერმის დონეები გათანაბრდება, მიზეზი, რომელიც იწვევს ელექტრონების უპირატეს გადასვლას მეტალიდან B მეტალზე, ქრება და მეტალებს შორის მყარდება დინამიური წონასწორობა. ნახ. 9.2 ჩანს, რომ მეტალ A-ში ელექტრონის პოტენციური ენერგია B-ზე ნაკლებია E FA-E FB მნიშვნელობით. შესაბამისად, მეტალის A შიგნით პოტენციალი უფრო მაღალია ვიდრე B შიგნით მნიშვნელობით)

U AB = (E FA - E FB) / ლ


ეს გამოხატულება იძლევა შიდა კონტაქტის პოტენციალის განსხვავებას. პოტენციალი ამ რაოდენობით მცირდება A მეტალიდან B მეტალზე გადასვლისას. თუ ორივე თერმოწყვილის შეერთება (იხ. ნახ. 9.1) ერთსა და იმავე ტემპერატურაზეა, მაშინ საკონტაქტო პოტენციალის განსხვავებები ტოლია და მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით.

ამ შემთხვევაში ისინი არღვევენ ერთმანეთს. ცნობილია, რომ ფერმის დონე, თუმცა სუსტად, დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. მაშასადამე, თუ 1 და 2 შეერთების ტემპერატურა განსხვავებულია, მაშინ განსხვავება U AB (T 1) - U AB (T 2) კონტაქტებზე აძლევს თავის კონტაქტურ წვლილს თერმული ემფ. ის შეიძლება შევადაროთ მოცულობითი თერმოემფ. და უდრის:

E გაგრძელება \u003d U AB (T 1) - U AB (T 2) \u003d (1 / ლ) ( + )

ბოლო გამონათქვამი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

შედეგად მიღებული თერმო-ემფ. (ε T) შედგება emf-ისგან, რომელიც მოქმედებს 1 და 2 კონტაქტებში და ემფ, რომელიც მოქმედებს A და B განყოფილებებში.

E T = E 2A1 + E 1B2 + E კონტ.

გამონათქვამების (9.3) და (9.6) ჩანაცვლებით (9.7) და გარდაქმნების შესრულებით, მივიღებთ

სადაც α = β - ((1/ლ) (dE F / dT))

α-ს მნიშვნელობას ეწოდება თერმო-ემფ კოეფიციენტი. ვინაიდან β და dE F/d T დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, α კოეფიციენტი ასევე T-ის ფუნქციაა.

(9.9) გათვალისწინებით, თერმო-EMF გამოხატულება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:


რაოდენობა α AB ეწოდება დიფერენციალურიან ზე ცალკე თერმო-EMFამ წყვილი ლითონები. იგი იზომება W/K-ში და არსებითად დამოკიდებულია კონტაქტური მასალების ბუნებაზე, ასევე ტემპერატურის დიაპაზონზე, რომელიც აღწევს დაახლოებით 10 -5 ÷10 -4 V/K. მცირე ტემპერატურის დიაპაზონში (0-100°C) სპეციფიკური თერმო-ემფ. სუსტად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. შემდეგ ფორმულა (9.11) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს საკმარისი სიზუსტით სახით:

E T \u003d α (T 2 - T 1)

ნახევარგამტარებში, ლითონებისგან განსხვავებით, მუხტის მატარებლების კონცენტრაციისა და მათი მობილურობის ძლიერი დამოკიდებულებაა ტემპერატურაზე. ამიტომ, ზემოთ განხილული ეფექტები, რომლებიც იწვევს თერმული ემფ-ის წარმოქმნას, უფრო გამოხატულია ნახევარგამტარებში; ბევრად მეტი და აღწევს 10-3 V/K რიგის მნიშვნელობებს.

9.3. ლაბორატორიის დაყენების აღწერა

თერმოემფ-ის დამოკიდებულების შესწავლა. შეერთების (კონტაქტების) ტემპერატურულ სხვაობაზე, ამ სამუშაოში ვიყენებთ მავთულის ორი ნაწილისგან დამზადებულ თერმოწყვილს, რომელთაგან ერთი არის ქრომის დაფუძნებული შენადნობი (ქრომელი), ხოლო მეორე არის ალუმინის შენადნობი (ალუმელი) . ერთი შეერთება თერმომეტრთან ერთად მოთავსებულია ჭურჭელში წყლით, რომლის ტემპერატურა T 2 შეიძლება შეიცვალოს ელექტრო ღუმელზე გაცხელებით. სხვა შეერთების T 1 ტემპერატურა შენარჩუნებულია მუდმივი (ნახ. 9.3). შედეგად მიღებული თერმული ემფ. იზომება ციფრული ვოლტმეტრით.

9.4. ექსპერიმენტული ტექნიკა და შედეგების დამუშავება
9.4.1. ექსპერიმენტული ტექნიკა

ჩვენ ვიყენებთ თერმოწყვილში წარმოქმნილი ემფ-ის პირდაპირ გაზომვებს. შეერთების ტემპერატურა განისაზღვრება ჭურჭელში წყლის ტემპერატურით თერმომეტრის გამოყენებით (იხ. სურ. 9.3).

9.4.2. სამუშაო შეკვეთა

  1. შეაერთეთ ვოლტმეტრის დენის კაბელი ქსელში.
  2. დააჭირეთ ქსელის ღილაკს ციფრული ვოლტმეტრის წინა პანელზე. გააჩერეთ მოწყობილობა 20 წუთის განმავლობაში.
  3. გახსენით სამაგრის ხრახნი თერმოწყლულის სადგამზე, აწიეთ იგი და დაამაგრეთ. ორივე ჭიქაში ჩაასხით ცივი წყალი. გაათავისუფლეთ თერმოწყვილების შეერთებები ჭიქაში წყლის დაახლოებით ნახევარი სიღრმეზე.
  4. ჩაწერეთ ცხრილში. 9.1 შეერთების (წყლის) საწყისი ტემპერატურის T 1 მნიშვნელობა თერმომეტრის მიხედვით (სხვა შეერთებისთვის ის მუდმივი რჩება მთელი ექსპერიმენტის განმავლობაში).
  5. ჩართეთ ელექტრო ღუმელი.
  6. ჩაწერეთ emf მნიშვნელობები. და ტემპერატურა T 2 ცხრილში. 9.1 ყოველ ათ გრადუსზე.
  7. როცა წყალი ადუღდება, გამორთეთ ელექტრო ღუმელი და ვოლტმეტრი.

9.4.3. გაზომვის შედეგების დამუშავება

  1. გაზომვის მონაცემებზე დაყრდნობით დახაზეთ ემფ-ის დამოკიდებულება. თერმოწყვილები 8T (ორდინატთა ღერძი) შეერთების ტემპერატურულ განსხვავებაზე ΔT \u003d T 2 - T 1 (აბსცისის ღერძი).
  2. E T-ის ΔT-ზე წრფივი დამოკიდებულების შედეგად მიღებული გრაფიკის გამოყენებით განვსაზღვროთ სპეციფიკური თერმული ემფ. ფორმულის მიხედვით: α = ∆E T / ∆(∆T)

9.5. საკონტროლო სია
  1. რა არის ზებეკის ფენომენის არსი და რა ბუნება?
  2. რა იწვევს თერმოემფ-ის მოცულობითი კომპონენტის წარმოქმნას?
  3. რა იწვევს თერმოემფ-ის ფონონური კომპონენტის გამოჩენას?
  4. რა იწვევს კონტაქტის პოტენციურ განსხვავებას?
  5. რა მოწყობილობებს უწოდებენ თერმოწყვილებს და სად გამოიყენება ისინი?
  6. რა არის პელტიესა და ტომსონის ფენომენების არსი და რა ბუნება?
  1. საველიევი I.V. ზოგადი ფიზიკის კურსი. T.3. - მ.: ნაუკა, 1982. -304გვ.
  2. Epifanov G.I. მყარი მდგომარეობის ფიზიკა. მ.: უმაღლესი სკოლა, 1977. - 288გვ.
  3. Sivukhin DV ფიზიკის ზოგადი კურსი. Ელექტროობა. T.3. - მ.: ნაუკა, 1983. -688გვ.
  4. Trofimova T. I. ფიზიკის კურსი. მ. : უმაღლესი სკოლა, 1985. - 432გვ.
  5. Detlaf A. A., Yavorsky V. M. ფიზიკის კურსი. მ. : უმაღლესი სკოლა, 1989. - 608გვ.

ზირუემოგოს ხსნარი ერთეულზე. წარმოების გაზომვებში წყალბადის ელექტროდები არ გამოიყენება, რადგან მათი გამოყენება მოუხერხებელია.

8.1.1. საზომი უჯრედი pH მეტრი

AT იმის გამო, რომ ელექტროდის პოტენციალის პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია, პოტენციომეტრიულ მეთოდში გამოიყენება გალვანური უჯრედი, რომლის დროსაც ერთი ელექტროდი არის საზომი, ხოლო მეორე არის საცნობარო ელექტროდი (ან დამხმარე), რომლის პოტენციალი არ არის. დამოკიდებულია ხსნარის გამოკვლეული იონების კონცენტრაციაზე. საზომი ელექტროდი მოთავსებულია ანალიზში

თხევადი გარემო, მასზე იქმნება პოტენციური ნახტომი EX, რომელიც განისაზღვრება ამ გარემოში იონების კონცენტრაციით. საცნობარო ელექტროდის პოტენციალი ყოველთვის უნდა დარჩეს მუდმივი გარემოს შემადგენლობის ცვლილების მიუხედავად.

AT საზომ ელექტროდებად გამოიყენება შუშის ელექტროდები, რომელთა ინდიკატორი ნაწილი დამზადებულია წყალბადის ფუნქციის მქონე სპეციალური ტიპის შუშისგან. როგორც საცნობარო ან დამხმარე ელექტროდი, ჩვეულებრივ გამოიყენება კალომელის ან ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდები. ისინი მიეკუთვნებიან ეგრეთ წოდებულ მეორე სახის ელექტროდებს, რომლებიც შედგება ლითონისგან, მისი ნაკლებად ხსნადი მარილისა და ნაკლებად ხსნადი მარილისგან, იგივე ანიონით, როგორც ნაკლებად ხსნადი მარილი.

უჯრედის ზოგადი ხედი შუშის საზომი ელექტროდით ნაჩვენებია ნახ. 1, სადაც 1 არის მინის ინდიკატორი ელექტროდი, 2 არის კალომელის საცნობარო ელექტროდი.

pH მრიცხველის ელექტროდის სენსორის EMF შედგება რამდენიმე პოტენციალისგან:

E უჯრედი \u003d E k + E vn + E x + E cf + E d,

სადაც E k არის პოტენციური სხვაობა საკონტაქტო დამხმარე ელექტროდსა და მინის ელექტროდის შემავსებელ ხსნარს შორის; E ext - პოტენციური განსხვავება ხსნარსა და საზომი მემბრანის შიდა ზედაპირს შორის; E x არის პოტენციური განსხვავება შუშის მემბრანის გარე ზედაპირსა და კონტროლირებად გარემოს შორის (pH ფუნქცია); E cf არის პოტენციური განსხვავება ვერცხლისწყლის ინტერფეისზე (Hg) - კალომელი (Hg 2 Cl 2); E d - დიფუზიის პოტენციალი ორი მედიის - KCl და კონტროლირებადი გარემოს საკონტაქტო საზღვარზე. ქლოე

კალიუმის გასეირნება KCl ასრულებს ელექტროლიტური გასაღების როლს, რომელიც აკავშირებს გაანალიზებულ ხსნარს ელექტროდთან.

ბრინჯი. 1. pH მრიცხველის საზომი უჯრედის ელექტრული წრე

ამ შემთხვევაში, E k, E vn, E v მნიშვნელობები მუდმივია და არ არის დამოკიდებული გაანალიზებული საშუალების შემადგენლობაზე. დიფუზიის პოტენციალი E d ძალიან მცირეა და შეიძლება უგულებელყო. ამრიგად, მთლიანი EMF განისაზღვრება წყალბადის იონების აქტივობით: E უჯრედი \u003d E x + E.

ამრიგად, E უჯრედი \u003d f (pH), ანუ E უჯრედი არის pH-ის ხაზოვანი ფუნქცია, რომელიც გამოიყენება pH-ის ელექტრული გაზომვისას.

ელექტროდის უჯრედის E უჯრედის EMF-ის დამოკიდებულება pH-ზე განისაზღვრება მინის ელექტროდური თვისებებით და ხასიათდება S=E/pH ელექტროდის სისტემის მახასიათებლების დახრილობის კოეფიციენტით S. გაანალიზებული ხსნარის ტემპერატურის ცვლილება გავლენას ახდენს ელექტროდის სისტემის EMF-ზე, ცვლის საზომი ელექტროდის ნომინალური სტატიკური მახასიათებლის (NSH) ფერდობას. თუ ამ დამოკიდებულებას გრაფიკულად გამოვხატავთ (ნახ. 2), მაშინ მივიღებთ გადამკვეთ ხაზებს. სწორი ხაზების გადაკვეთის წერტილის კოორდინატებს ეწოდება იზოპოტენციური წერტილის კოორდინატები (Е Н , рН Н ) და წარმოადგენს ელექტროდის სისტემის უმნიშვნელოვანეს მახასიათებლებს, რომლებიც ხელმძღვანელობენ ტემპერატურის კომპენსაციის წრედის გაანგარიშებით. pH მეტრი. ელექტროდის სისტემის EMF-ში ცვლილებების ტემპერატურული კომპენსაცია, როგორც წესი, ხორციელდება ავტომატურად (TS-ის დახმარებით, რომელიც შედის pH მრიცხველის სამრეწველო გადამყვანის წრეში).

>> R ST.

ბრინჯი. 2. საზომი ელექტროდის NSH

საზომი უჯრედი შუშის ელექტროდით შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ეკვივალენტური წრედის სახით (ნახ. 3). წინააღმდეგობა R უჯრედი ძალიან მაღალია შუშის ელექტროდის მემბრანის R st (R უჯრედი 500 MΩ) მაღალი წინააღმდეგობის გამო, ამიტომ მცირე დენების გადინება უჯრედის შიდა წინააღმდეგობის გავლით გამოიწვევს გაზომვის დიდ შეცდომას:

UВХ \u003d EJCH - ICH RCH; UVХ \u003d EYACH.

ბოლო ტოლობიდან ჩანს, რომ ძირითადი საზომი მოთხოვნა U IN = E YCH შეიძლება დაკმაყოფილდეს, თუ R IN >> RCH , ე.ი.

R IN

ბრინჯი. 3. საზომი უჯრედის ეკვივალენტური წრე

8.1.2. სამრეწველო გადამყვანები pH მრიცხველებისთვის GSP

ავტომატური სამრეწველო pH-მეტრის კომპლექტი შედგება წყალქვეშა სენსორისგან (DPg-4M ტიპის) ან მთავარი სენსორისგან (DM-5M ტიპის), საზომი მაღალი წინააღმდეგობის გადამყვანისაგან და ზოგადი სამრეწველო მიზნებისათვის GSP მეორადი მოწყობილობისგან. pH მრიცხველის კომპლექტში შემავალი საზომი მოწყობილობის ამოცანაა ელექტროდის სისტემის EMF-ის გაზომვა, რომელიც მუდმივი ტემპერატურის პირობებში არის pH-ის ფუნქცია.

pH მრიცხველის საზომი უჯრედის EMF-ის ზუსტი გაზომვა, რომელიც დაბალი სიმძლავრის წყაროა, დაკავშირებულია მნიშვნელოვან სირთულეებთან. ჯერ ერთი, დენი, რომლის სიმკვრივე აღემატება 10-7 ა/სმ2-ს, ვერ გაივლის საზომი უჯრედში, რადგან შეიძლება მოხდეს ელექტროდების პოლარიზაციის ფენომენი, რის შედეგადაც ელექტროდები მარცხდება. მეორე მნიშვნელოვანი სირთულე მდგომარეობს იმაში, რომ pH-მეტრიანი უჯრედის EMF-ის უშუალოდ გაზომვისას მიმდინარე მოხმარებით, მაგალითად, მილივოლტმეტრი, იქმნება ელექტრული წრე, რომლის მეშვეობითაც მიედინება დენი, რომელიც განისაზღვრება შიდა ჯამით. საზომი ელექტროდის წინააღმდეგობა (დაახლოებით 500 ... 1000 MΩ) და საზომი მოწყობილობის წინააღმდეგობა. ამ შემთხვევაში მთელი რიგი პირობები უნდა დაკმაყოფილდეს: საზომი დენი უნდა იყოს ელექტროდების პოლარიზაციის დენზე ნაკლები; მოწყობილობის შიდა წინააღმდეგობა უნდა იყოს მინიმუმ 100-ჯერ მეტი, ვიდრე შუშის ელექტროდის წინააღმდეგობა, რაც, თუმცა, ეწინააღმდეგება მოწყობილობის მაღალი მგრძნობელობის მოთხოვნას. ამასთან დაკავშირებით, EMF-ის პირდაპირი გაზომვით გადამყვანები პრაქტიკულად არ გამოიყენება.

ერთადერთი მეთოდი, რომელიც აკმაყოფილებს pH მრიცხველის უჯრედის EMF-ის გაზომვის ყველა მოთხოვნას, არის გაზომვის კომპენსაციის (პოტენციომეტრიული) ან ნულოვანი მეთოდი, რომლის მთავარი უპირატესობა არის დენის არარსებობა წაკითხვის დროს. თუმცა, არ უნდა ვივარაუდოთ, რომ კომპენსაციის მეთოდით ელექტროდი საერთოდ არ იტვირთება და ამიტომ ელექტროდის პოლარიზაციის ფენომენი გამორიცხულია. აქ დენის დინება (10-12 ა-ის ფარგლებში) აიხსნება იმით, რომ გაზომვის პროცესში ყოველთვის არის დისბალანსი და გაზომვის დროს კომპენსაცია მიიღწევა მხოლოდ იმ სიზუსტით, რომლითაც არის ნულოვანი ინდიკატორის მგრძნობელობა. საშუალებას იძლევა.

ამჟამად, მხოლოდ ელექტრონული ნულოვანი ინდიკატორები (საზომი გადამყვანები) სტატიკური კომპენსაციის მქონე გამოიყენება ელექტროდის სისტემის EMF-ის გასაზომად მინის ელექტროდით. გამარტივებული ბლოკ-სქემა, რომელიც ხსნის ასეთი გადამყვანის მუშაობის პრინციპს, ნაჩვენებია ნახ. 4. გადამყვანი არის DC გამაძლიერებელი, რომელიც დაფარულია გამომავალი დენის უკუკავშირის ღრმა უარყოფითი გამოხმაურებით, რაც უზრუნველყოფს შეყვანის დიდ წინააღმდეგობას. გამაძლიერებელი აგებულია მიკროსქემის მიხედვით პირდაპირი ძაბვის ალტერნატიულ ძაბვად გადაქცევისთვის შემდგომი დემოდულაციით.

ბრინჯი. ნახ. 4. pHmeter უჯრედის EMF-ის გაზომვის მეთოდის სტრუქტურული დიაგრამა

გაზომილი EMF E IA შედარებულია U OUT ძაბვასთან, რომელიც წარმოიქმნება გამაძლიერებლის I OUT გამომავალი დენის გადინებით რეზისტორის R OS-ის მეშვეობით. ამ ძაბვებს შორის სხვაობა მიეწოდება გამაძლიერებლის შეყვანას U IN = E IJ -U OUT. თუ მომატება k \u003d U OUT / U IN, მაშინ E IA \u003d U OUT / (1 + 1 / k). საკმარისად დიდი მნიშვნელობით k (k 500) E IA U OUT I OUT R OS , ე.ი. გამომავალი დენის სიძლიერე პრაქტიკულად პროპორციულია pH-მეტრის საზომი უჯრედიდან შემავალი სიგნალის.

სტატიკური კომპენსაციის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ რამდენჯერმე შეამციროთ საზომი უჯრედიდან მოხმარებული დენი გაზომვის პროცესში.

ეს პრინციპი დანერგილია თითქმის ყველა სამრეწველო pH გადამყვანში - მრიცხველებში: pH-201, P201, P202, P205 (ნახევარგამტარული ელემენტის ბაზა) და P215-ში (სტანდარტული მიკროსქემების გამოყენებით).

8.1.3. კონვერტორი P - 201 აღწერა

P201 ტიპის სამრეწველო გადამყვანები შექმნილია ხსნარებისა და პულპების წყალბადის იონების (pH მნიშვნელობა) აქტივობის გასაზომად ტექნოლოგიური პროცესების ავტომატური კონტროლისა და რეგულირების სისტემებში.

გადამყვანები შექმნილია ნებისმიერი კომერციულად ხელმისაწვდომი pH მგრძნობიარე ელემენტებთან მუშაობისთვის, როგორიცაა DPg-4M; DM-5M და სხვები.

გადამყვანს აქვს ძაბვისა და დენის გამომავალი მეორადი მოწყობილობების შესაერთებლად შესაბამისი შეყვანით

სიგნალები.

ძირითადი ტექნიკური მახასიათებლები:

გაზომვის ლიმიტები

-1-დან 14-მდე pH

ნებადართული ძირითადი შემცირებული ლიმიტი

შეცდომები:

ა) DC გამომავალი სიგნალები და

DC ძაბვა

ბ) საჩვენებელი ინსტრუმენტის მიხედვით

შუშის წინააღმდეგობის გაზომვა

ელექტროდი

დამხმარე ელექტროდის წინააღმდეგობა

დალაგების დრო

არაუმეტეს 10 წმ

გამომავალი დენი

გამომავალი ძაბვა

0-დან 10-მდე 100 მვ

კონვერტორი განკუთვნილია სამრეწველო ერთეულებთან ახლოს ინსტალაციისთვის. გადამყვანი შეიძლება შედგებოდეს ვიწრო პროფილის საჩვენებელი მოწყობილობისა და თავად გადამყვანისგან, რომელიც დამონტაჟებულია ერთ საერთო პანელზე ან ცალკე, ან მხოლოდ ერთი გადამყვანი. მოწყობილობის გარეგნობა ნაჩვენებია ნახ. 5.

გარსაცმები 1 დამზადებულია ფურცლის ფოლადისგან, საფარი 2 ჩამოსხმული, დამზადებულია ალუმინის შენადნობისგან. საფარის წინა მხარეს არის წარწერა მოწყობილობის ინდექსით, თავსახური 3 და ხრახნიანი შტეფსელი 4.

ბრინჯი. 5. კონვერტორი P201-ის გარეგნობა

გარსაცმის შიგნით დამონტაჟებულია ჩარჩო, რომელიც ემსახურება მოწყობილობის ყველა ბლოკისა და ელემენტის დამონტაჟებას. გადამყვანის წინა პანელზე, რომელიც მდებარეობს საფარის ქვეშ, ნაჩვენებია ცვლადი რეზისტორების ღერძი, რომელიც შექმნილია გადამყვანების გაზომვის საზღვრების შესაცვლელად. გარე ელექტრული კავშირების დამჭერებით ბლოკი მდებარეობს დახურულ განყოფილებაში, მასზე წვდომა უზრუნველყოფილია კორპუსის უკანა კედლიდან. მავთულები კუპეში შეჰყავთ მოწყობილობის ქვედა კედლის ოთხი ჯირკვლის მეშვეობით (ნახ. 6).

ბრინჯი. სურ. 6. კონვერტორი P-201 გარე ელექტრული შეერთების სქემა: TRM - უნივერსალური მრიცხველი-რეგულატორი; TKR - ტემპერატურის კომპენსაციის რეზისტორების ბლოკი

8.1.4. ავტომატური pH მრიცხველის შემოწმება და დაკალიბრება

ავტომატური pH მრიცხველის ამჟამინდელი გადამოწმება მოიცავს მისი ჩვენებების შედარებას საკონტროლო მოწყობილობასთან. მნიშვნელოვანი შეუსაბამობით, ტესტირებადი მოწყობილობის წაკითხვები შესწორებულია კომპენსატორის გამოყენებით ან გადამყვანის კალიბრაციის შეცვლით ტიუნინგის ღილაკების გამოყენებით. გარდა

გარდა ამისა, პერიოდულად უნდა ჩატარდეს სენსორისა და გადამყვანის უფრო დეტალური შემოწმება.

სენსორის შემოწმება მოიცავს შემდეგ ოპერაციებს:

1) ფრთხილად გარეგანი გამოკვლევა, განსაკუთრებით იმ ნაწილების, რომლებიც კონტაქტშია გაზომილ გარემოსთან;

2) ელექტრული სქემების, კერძოდ მინის და საცნობარო ელექტროდის სქემების საიზოლაციო წინააღმდეგობის შემოწმება

საქმესთან შედარებით, რომელიც უნდა იყოს მინიმუმ 1012 ohms და 2108 ohms, შესაბამისად;

3) ელექტროდის სისტემის მახასიათებლების შემოწმება ბუფერული ხსნარებით ცნობილი pH მნიშვნელობით საკონტროლო ლაბორატორიული pH მრიცხველის გამოყენებით.

კონვერტორის შემოწმება მოიცავს:

1) გადამყვანის გაზომვის ძირითადი შეცდომის დადგენა და მისი დაკალიბრების კორექტირება;

2) გადამყვანის დამატებითი გაზომვის შეცდომების დადგენა შუშის ელექტროდის წინააღმდეგობის ცვლილებით R ST, ცვლილებები საცნობარო ელექტროდის RSR-ის წინაღობისას

და კონტროლირებადი ხსნარის პოტენციალის ცვლილება E X .

pH მრიცხველების მასშტაბის დასაკალიბრებლად აუცილებელია არსებობდეს I-01 ან I-02 ელექტროდის სისტემის სიმულატორი.

ელექტროდის სისტემის სიმულატორი საშუალებას გაძლევთ შეამოწმოთ pH-მეტრიანი სენსორის მოქმედება; ელექტროდების წინააღმდეგობის ცვლილებებისა და ძაბვის ხსნარსა და დანაყოფის სხეულს შორის მოწყობილობის წაკითხვაზე ცვლილებების გავლენა; ხმაურის იმუნიტეტი pH მეტრით.

სიმულატორის გამოყენებით, შეგიძლიათ გაიმეოროთ ელექტროდის სისტემის შემდეგი პარამეტრები:

ა) ელექტროდის სისტემის EMF-ის ექვივალენტური ძაბვა, 0-დან 1000 მვ-მდე დიაპაზონში;

ბ) შუშის ელექტროდის წინააღმდეგობის ექვივალენტური წინაღობა: 0; 500 და 1000 MΩ;

გ) დამხმარე ელექტროდის წინააღმდეგობის ექვივალენტური წინაღობა: 10 და 20 კჰმ;

დ) EMF-ის ეკვივალენტური ძაბვა „მიწა – ხსნარი“: 0 და

სიმულატორი არის ელექტროდის სისტემის ელექტრული ექვივალენტი (ნახ. 7) და შექმნილია როგორც პორტატული მოწყობილობა, რომელიც მოთავსებულია ფოლადის კორპუსში მოსახსნელი საფარით.

E W Rv

ბრინჯი. ნახ. 7. ელექტროდის სისტემის სიმულატორის ეკვივალენტური წრე: R I – საზომი მინის ელექტროდის წინაღობა; R B არის დამხმარე ელექტროდის წინააღმდეგობა; E - ელექტროდის სისტემის მთლიანი EMF: E G - EMF "დამიწება - ხსნარი".

სიმულატორის წინა პანელზე არის ტერმინალები დამოწმებულ pH მრიცხველთან დასაკავშირებლად იმ კაბელის გამოყენებით, რომელიც შედის კომპლექტში. იქვე განთავსებულია საჭირო გამომავალი ძაბვის დასაყენებელი ღილაკები, ელექტროდის წინააღმდეგობა, კონტროლირებადი ხსნარის პოტენციალი და ა.შ.

8.2. აღჭურვილობა და ინსტრუმენტები

1. სამრეწველო კონვერტორი P-201.

2. ელექტროდის სისტემის სიმულატორი I-02.

3. მრიცხველი-რეგულატორიუნივერსალური მრავალარხიანი TPM 138.

8.3. სამუშაოს თანმიმდევრობა

1. შეაგროვეთ ინსტალაცია კონვერტორის შესამოწმებლად P-201 I-02 სიმულატორის გამოყენებით, ნახ. 8 სიმულატორის გამოსავლის შეერთებით გადამცემის "Meas" და "Aux" შესასვლელთან კოაქსიალური კაბელის საშუალებით.

2. მოამზადეთ სიმულატორი სამუშაოდ. ამისათვის დააჭირეთ სიმულატორის გადამრთველებს: „რდა ” – ღილაკი 500; „EЗР“, „RВ“ - ღილაკები

„00“ EZP-სთვის და „010“ RB-სთვის; "POWER" - ღილაკი "INTERNAL" და "ON".

3. დაიტანეთ ძალა სადგამზე.

ბრინჯი. 8. გადამოწმების სქემა: 1 – I-02 ელექტროდის სისტემის სიმულატორი; 2 – ელექტროდის სისტემა; 3 - მაღალი წინააღმდეგობის გადამყვანი P-201; 4 - მრავალარხიანი მრიცხველის რეგულატორი TPM 138

4. გამოიყენეთ ^ v ისრები TPM 138-ზე, რათა აირჩიოთ არხი No5, რომლის მეშვეობითაც ხდება EMF-ის დათვლა.

5. შეამოწმეთ კონვერტორი.

Ამისთვის:

5.1. სიმულატორის გადამრთველის „E, mV“ ღილაკებზე აკრიფეთ EMF მნიშვნელობა, რომელიც შეესაბამება ციფრული მასშტაბის ნიშნის pH მნიშვნელობას. გადამრთველი "EX , mV" დაყენებულია პოზიციაზე "+" ან "-" კალიბრაციის ცხრილში EMF ნიშნის მიხედვით.

5.2. I-02 სიმულატორზე მითითებების წასაკითხად. განსაზღვრეთ გაზომვის ძირითადი შეცდომა RВ = 10-ზე

kOhm; EZ =0. მთავარი შეცდომა მოწმდება ყველა ციფრული მასშტაბის ნიშნებზე წინ და უკან დარტყმის დროს და გამოითვლება ფორმულით = [(E -E 0) / (E K -E H)] 100%, სადაც E 0 არის ცხრილი (ფაქტობრივი მნიშვნელობა ელექტროდის სისტემის EMF, რომელიც შეესაბამება ამ ციფრული მასშტაბის ნიშანს, mV, E - ფაქტობრივი EMF მნიშვნელობა, mV, E K, E N - EMF მნიშვნელობები, რომლებიც შეესაბამება საბოლოო და საწყისი მასშტაბის ნიშნებს.

6. შემოწმების შედეგების ანგარიშში წარდგენა.

რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

განათლების ფედერალური სააგენტო

სარატოვის შტატი

ტექნიკური უნივერსიტეტი

ელექტროდის გაზომვა

პოტენციალი და ემფ

გაიდლაინები

კურსზე "თეორიული ელექტროქიმია"

სპეციალობის სტუდენტებისთვის

მიმართულება 550800

ადგილობრივი გავრცელების ელექტრონული გამოცემა

დამტკიცებულია

სარედაქციო და საგამომცემლო

სარატოვის საბჭო

სახელმწიფო

ტექნიკური უნივერსიტეტი

სარატოვი - 2006 წ

ნებისმიერი ფორმით რეპროდუქციისა და გავრცელების ყველა უფლება რჩება დეველოპერს.

აკრძალულია ამ პროდუქტის უკანონო კოპირება და გამოყენება.

შედგენილი:

Რედაქტორი

რეცენზენტი

სსტუ-ს სამეცნიერო-ტექნიკური ბიბლიოთეკა

რეგისტრაციის ნომერი 060375-E

© სარატოვის შტატი

ტექნიკური უნივერსიტეტი, 2006 წ

შესავალი

ელექტროქიმიის ერთ-ერთი ფუნდამენტური კონცეფცია არის ელექტროქიმიური პოტენციალის და ელექტროქიმიური სისტემის EMF ცნებები. ელექტროდის პოტენციალისა და EMF მნიშვნელობები დაკავშირებულია ელექტროლიტური ხსნარების ისეთ მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან, როგორიცაა აქტივობა (a), აქტივობის კოეფიციენტი (f), გადაცემის რიცხვები (n+, n-). ელექტროქიმიური სისტემის პოტენციალისა და EMF-ის გაზომვით შეიძლება გამოვთვალოთ a, f, n+, n - ელექტროლიტები.

სახელმძღვანელოს მიზანია გააცნოს სტუდენტებს თეორიული იდეები ელექტროდსა და ხსნარს შორის პოტენციური ნახტომის მიზეზების შესახებ, ელექტროდების კლასიფიკაცია, კომპენსაციის მეთოდის თეორიული საფუძვლების დაუფლება ელექტროდის პოტენციალისა და EMF-ის გაზომვისთვის, ამ მეთოდის გამოყენებით. გამოთვალეთ აქტივობის კოეფიციენტები და იონის ტრანსპორტირების რიცხვები ელექტროლიტების ხსნარებში.


Ძირითადი ცნებები

როდესაც ლითონის ელექტროდი ჩაეფლო ხსნარში, ინტერფეისზე ჩნდება ორმაგი ელექტრული ფენა და, შესაბამისად, ჩნდება პოტენციური ნახტომი.

პოტენციური ნახტომის გაჩენა გამოწვეულია სხვადასხვა მიზეზით. ერთ-ერთი მათგანია დამუხტული ნაწილაკების გაცვლა ლითონსა და ხსნარს შორის. როდესაც ლითონი ჩაეფლო ელექტროლიტის ხსნარში, ლითონის იონები, რომლებიც ტოვებენ ბროლის გისოსს და გადადიან ხსნარში, შემოაქვს მათ დადებით მუხტებში, ხოლო ლითონის ზედაპირი, რომელზედაც რჩება ელექტრონების ჭარბი რაოდენობა, უარყოფითად დამუხტული ხდება.

პოტენციალების გამოჩენის კიდევ ერთი მიზეზი არის ანიონების შერჩევითი ადსორბცია მარილის წყალხსნარიდან ზოგიერთი ინერტული ლითონის ზედაპირზე. ადსორბცია იწვევს ჭარბი უარყოფითი მუხტის გამოჩენას ლითონის ზედაპირზე და, შემდგომში, ჭარბი დადებითი მუხტის გამოჩენამდე ხსნარის უახლოეს ფენაში.

მესამე შესაძლო მიზეზი არის პოლარული დაუმუხტი ნაწილაკების უნარი, იყოს ორიენტირებული ადსორბირებული ფაზის საზღვართან. ორიენტირებული ადსორბციისას, პოლარული მოლეკულის დიპოლის ერთ-ერთი ბოლო მიმართულია ინტერფეისისკენ, მეორე კი იმ ფაზისკენ, რომელსაც მიეკუთვნება მოცემული მოლეკულა.

შეუძლებელია პოტენციური ნახტომის აბსოლუტური მნიშვნელობის გაზომვა ელექტროდი-ხსნარის ინტერფეისზე. მაგრამ შესაძლებელია შესწავლილი ელექტროდისა და ელექტროდისგან შემდგარი ელემენტის EMF-ის გაზომვა, რომლის პოტენციალი პირობითად მიიღება როგორც ნული. ამ გზით მიღებულ მნიშვნელობას ლითონის „შინაგანი“ პოტენციალი – ე.

სტანდარტული წყალბადის ელექტროდი ემსახურება ელექტროდს, რომლის წონასწორობის პოტენციალი ჩვეულებრივ აღებულია როგორც ნული.

წონასწორობის პოტენციალი არის პოტენციალი, რომელიც ხასიათდება დამკვიდრებული წონასწორობით მეტალსა და მარილის ხსნარს შორის. წონასწორული მდგომარეობის დამყარება არ ნიშნავს, რომ ელექტროქიმიურ სისტემაში პროცესები საერთოდ არ ხდება. იონების გაცვლა მყარ და თხევად ფაზებს შორის გრძელდება, მაგრამ ასეთი გადასვლების სიჩქარე თანაბარი ხდება. წონასწორობა ლითონის ხსნარის საზღვარზე შეესაბამება მდგომარეობას

მერომ= იმაგრამ=იო , (1)

სადაც მერომარის კათოდური დენი;

მეო – გაცვლის დენი.

შესწავლილი ელექტროდის პოტენციალის გასაზომად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ელექტროდები, რომელთა პოტენციალი ცნობილია წყალბადის სტანდარტულ ელექტროდთან - საცნობარო ელექტროდებთან.

საცნობარო ელექტროდების ძირითადი მოთხოვნებია პოტენციური ნახტომის მუდმივობა და შედეგების კარგი განმეორებადობა. საცნობარო ელექტროდების მაგალითებია მეორე სახის ელექტროდები: კალომელი:

კლ- / ჰგ2 კლ2 , ჰგ

ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდი:

კლ- / AgCl, Ag

ვერცხლისწყლის სულფატის ელექტროდი და სხვა. ცხრილში მოცემულია საცნობარო ელექტროდების პოტენციალი (წყალბადის მასშტაბის მიხედვით).

ნებისმიერი ელექტროდის პოტენციალი - E, განისაზღვრება მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობით და ელექტროდის რეაქციაში ჩართული ნივთიერებების მოქმედებით.


თუ რეაქცია შექცევად მიმდინარეობს ელექტროქიმიურ სისტემაში

υAA+υBB+…+.-zF→υLL+υMM

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

მეორე სახის ელექტროდები არის ლითონის ელექტროდები, რომლებიც დაფარულია ამ ლითონის ნაკლებად ხსნადი მარილით და ჩაეფლო უაღრესად ხსნადი მარილის ხსნარში, რომელსაც აქვს საერთო ანიონი მცირედ ხსნად მარილთან: მაგალითად არის ვერცხლის ქლორიდი, კალომელის ელექტროდები და ა.შ.

მეორე ტიპის ელექტროდის პოტენციალი, მაგალითად, ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდი, აღწერილია განტოლებით

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

რედოქს ელექტროდი არის ელექტროდი, რომელიც დამზადებულია ინერტული მასალისგან და ჩაეფლო ხსნარში, რომელიც შეიცავს რაღაც ნივთიერებას დაჟანგული და შემცირებული ფორმით.

არსებობს მარტივი და რთული რედოქს ელექტროდები.

მარტივ რედოქს ელექტროდებში შეინიშნება ნაწილაკების მუხტის ვალენტობის ცვლილება, მაგრამ ქიმიური შემადგენლობა მუდმივი რჩება.

Fe3++e→Fe2+

MnO-4+e→MnO42-

თუ დაჟანგულ იონებს აღვნიშნავთ ოქსით, ხოლო შემცირებულ იონებს წითლად, მაშინ ყველა ზემოაღნიშნული რეაქცია შეიძლება გამოისახოს ერთი ზოგადი განტოლებით.

ოქსი+ ე→წითელი

მარტივი რედოქს ელექტროდი იწერება დიაგრამის სახით წითელი, ოქსი/ პტ, და მისი პოტენციალი მოცემულია განტოლებით

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

პოტენციურ განსხვავებას ორ ელექტროდს შორის, როდესაც გარე წრე გამორთულია, ელექტროქიმიური სისტემის ელექტრომოძრავი ძალა (EMF) (E) ეწოდება.

ე= ე+ - ე- (9)

ელექტროქიმიურ სისტემას, რომელიც შედგება ორი იდენტური ელექტროდისგან, რომლებიც ჩაეფლო სხვადასხვა კონცენტრაციის ერთი და იგივე ელექტროლიტის ხსნარში, ეწოდება კონცენტრაციის უჯრედი.

ასეთ ელემენტში EMF წარმოიქმნება ელექტროლიტური ხსნარების კონცენტრაციებში განსხვავების გამო.

ექსპერიმენტული ტექნიკა

კომპენსაციის მეთოდი EMF და პოტენციალის გაზომვისთვის

ინსტრუმენტები და აქსესუარები: R-37/1 პოტენციომეტრი, გალვანომეტრი, ბატარეა, ვესტონის უჯრედები, ნახშირბადი, სპილენძი, თუთიის ელექტროდები, ელექტროლიტური ხსნარები, ვერცხლის ქლორიდის საცნობარო ელექტროდი, ელექტროლიტური გასაღები, ელექტროქიმიური ელემენტი.

აკრიფეთ ინსტალაციის დიაგრამა (ნახ. 2)

ე. ᲛᲔ. - ელექტროქიმიური უჯრედი;

ე. და. - გამოკვლეული ელექტროდი;

ე. თან. - საცნობარო ელექტროდი;

ე. კ.- ელექტროლიტური გასაღები.

DIV_ADBLOCK84">

CrO42- და H+ იონების კონცენტრაციები მუდმივია და ტოლია 0,2 გ-იონ/ლ და 3-იონ/ლ H+ კონცენტრაცია მერყეობს და არის: 3; 2; ერთი; 0,5; 0,1 გ-იონი/ლ;

CrO42-, Cr3+ იონების კონცენტრაცია მუდმივია და უდრის 2 გ-იონ/ლ და 0.1 გ-იონ/ლ, შესაბამისად H+ იონების კონცენტრაცია იცვლება და არის: 2; ერთი; 0,5; 0.1; 0,05; 0,01 გ-იონი/ლ.

დავალება 4

მარტივი რედოქსული სისტემის Mn+7, Mn2+ გრაფიტის პოტენციალის გაზომვა.

Mn2+ იონის კონცენტრაცია მუდმივია და ტოლია 0,5 გ-იონ/ლ

იცვლება MnO2-4 იონების კონცენტრაცია და არის 1; 0,5; 0,25; 0.1; 0,01 გ-იონი/ლ;

MnO-4 იონების კონცენტრაცია მუდმივია და უდრის 1 გ-იონ/ლ

Mn2+ იონების v კონცენტრაცია იცვლება და არის: 0,5; 0,25; 0.1; 0,05; 0,001 გ-იონი/ლ.

ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავება

1. ყველა მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემი უნდა გადავიდეს წყალბადის სკალაში.

3. ააგეთ პოტენციალის გრაფიკული დამოკიდებულება კონცენტრაციაზე E, lgC კოორდინატებში, გამოიტანეთ დასკვნა ელექტროდის პოტენციალის სიდიდეზე პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების კონცენტრაციის გავლენის ბუნების შესახებ.

4. კონცენტრაციის ელემენტებისთვის (ამოცანა 2) გამოთვალეთ დიფუზიის პოტენციალის ნახტომი φα განტოლების გამოყენებით

φα = (10)

კომპენსაციის მეთოდით EMF-ის გაზომვისას

1. პოტენციომეტრი ექსპლუატაციამდე უნდა იყოს დასაბუთებული.

2. ბატარეებთან მუშაობისას თქვენ უნდა:

გამოიყენეთ ტერმინალებზე ძაბვის შესამოწმებლად პორტატული ვოლტმეტრით;

ბატარეის ბატარეაში აწყობისას მოერიდეთ კორპუსის და ტერმინალების დამოკლებას, რათა თავიდან აიცილოთ მძიმე დამწვრობა.

3. მუშაობის შემდეგ გამორთეთ ყველა მოწყობილობა.

ლიტერატურა

1. ანტროპოვის ელექტროქიმია:

სახელმძღვანელო / .- 2nd ed. შესწორებული დამატ.-მ.: უმაღლესი სასწავლებელი, 1984.-519წ.

2.-როტინიანი ელექტროქიმია: სახელმძღვანელო / ,

ლ.: ქიმია, გვ.

3. დამასკი /, .- მ .: უმაღლესი სკოლა, 1987.-296წ.

Რა EMF(ელექტრომოძრავი ძალა) ფიზიკაში? ელექტრული დენი ყველას არ ესმის. კოსმოსური მანძილის მსგავსად, მხოლოდ ცხვირის ქვეშ. ზოგადად, არც მეცნიერებს ესმით ბოლომდე. საკმარისია გახსოვდეთ ნიკოლა ტესლათავისი ცნობილი ექსპერიმენტებით, საუკუნეებით უსწრებს თავის დროზე და დღესაც რჩება საიდუმლოების ჰალოში. დღეს ჩვენ არ ვხსნით დიდ საიდუმლოებებს, მაგრამ ვცდილობთ გავერკვეთ რა არის emf ფიზიკაში.

EMF-ის განმარტება ფიზიკაში

EMFარის ელექტრომოძრავი ძალა. ასოებით აღინიშნება ე ან მცირე ბერძნული ასო ეპსილონი.

Ელექტრომამოძრავებელი ძალა- გარე ძალების მუშაობის დამახასიათებელი სკალარული ფიზიკური რაოდენობა ( არაელექტრული წარმოშობის ძალები) მოქმედი ალტერნატიული და პირდაპირი დენის ელექტრულ სქემებში.

EMF, მოსწონს ვოლტაჟი e, იზომება ვოლტებში. თუმცა, EMF და ძაბვა განსხვავებული ფენომენია.

Ვოლტაჟი(A და B წერტილებს შორის) - ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის ეფექტური ელექტრული ველის მუშაობას, რომელიც შესრულებულია ერთეული საცდელი მუხტის ერთი წერტილიდან მეორეზე გადატანისას.

ჩვენ განვმარტავთ EMF-ის არსს "თითებზე"

იმის გასაგებად, თუ რა არის რა, შეგვიძლია მოვიყვანოთ ანალოგიური მაგალითი. წარმოიდგინეთ, რომ ჩვენ გვაქვს წყლის კოშკი მთლიანად წყლით სავსე. შეადარეთ ეს კოშკი ბატარეას.

წყალი ახორციელებს მაქსიმალურ წნევას კოშკის ძირზე, როდესაც კოშკი სავსეა. შესაბამისად, რაც ნაკლები წყალია კოშკში, მით უფრო სუსტია ონკანიდან გამომავალი წყლის წნევა და წნევა. თუ ონკანს გახსნით, წყალი თანდათანობით გამოვა ჯერ ძლიერი წნევის ქვეშ, შემდეგ კი უფრო და უფრო ნელა, სანამ წნევა მთლიანად არ შესუსტდება. აქ სტრესი არის წნევა, რომელსაც წყალი ახორციელებს ფსკერზე. ნულოვანი ძაბვის დონისთვის, ჩვენ ავიღებთ კოშკის ძირს.

იგივეა ბატარეაზეც. პირველი, ჩვენ ჩავრთავთ ჩვენს მიმდინარე წყაროს (ბატარეას) წრეში, ვხურავთ მას. დაე ეს იყოს საათი ან ფანარი. სანამ ძაბვის დონე საკმარისია და ბატარეა არ არის დაცლილი, ფანარი ანათებს მკვეთრად, შემდეგ თანდათან ქრება, სანამ მთლიანად არ ჩაქრება.

მაგრამ როგორ დავრწმუნდეთ, რომ წნევა არ ამოიწურება? სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორ შევინარჩუნოთ წყლის მუდმივი დონე კოშკში და მუდმივი პოტენციური სხვაობა მიმდინარე წყაროს პოლუსებზე. კოშკის მაგალითზე EMF წარმოდგენილია როგორც ტუმბო, რომელიც უზრუნველყოფს კოშკში ახალი წყლის შემოდინებას.

ემფ-ის ბუნება

EMF-ის გაჩენის მიზეზი სხვადასხვა დენის წყაროებში განსხვავებულია. შემთხვევის ბუნებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ შემდეგ ტიპებს:

  • ქიმიური ემფ.ჩნდება ბატარეებსა და აკუმულატორებში ქიმიური რეაქციების გამო.
  • თერმო EMF.წარმოიქმნება სხვადასხვა ტემპერატურაზე განსხვავებული გამტარების კონტაქტების შეერთებისას.
  • ინდუქციის EMF.წარმოიქმნება გენერატორში, როდესაც მბრუნავი გამტარი მოთავსებულია მაგნიტურ ველში. EMF იქნება ინდუცირებული დირიჟორში, როდესაც დირიჟორი კვეთს მუდმივი მაგნიტური ველის ძალის ხაზებს ან როდესაც მაგნიტური ველი იცვლება სიდიდით.
  • ფოტოელექტრული EMF.ამ EMF-ის წარმოქმნას ხელს უწყობს გარე ან შიდა ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენი.
  • პიეზოელექტრული ემფ. EMF ხდება ნივთიერების დაჭიმვის ან შეკუმშვისას.

ძვირფასო მეგობრებო, დღეს ჩვენ განვიხილეთ თემა "EMF დუმებისთვის". როგორც ხედავთ, EMF არაელექტრული წარმოშობის ძალა, რომელიც ინარჩუნებს ელექტრული დენის დინებას წრედში. თუ გსურთ იცოდეთ როგორ მოგვარდება პრობლემები EMF-თან, გირჩევთ დაუკავშირდეთ ჩვენი ავტორები– სკრუპულოზურად შერჩეული და დადასტურებული სპეციალისტები, რომლებიც სწრაფად და მკაფიოდ აგიხსნით ნებისმიერი თემატური პრობლემის გადაჭრის კურსს. და ტრადიციულად, დასასრულს გეპატიჟებით სავარჯიშო ვიდეოს სანახავად. ბედნიერი ყურება და წარმატებები სწავლაში!

თხევადი ლითონების ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF საზომი ინსტრუმენტები iM Sensor Lab შექმნილია თერმო-EMF-ის გასაზომად, რომელიც მოდის პირველადი თერმოელექტრული კონვერტორებიდან, რომლებიც ზომავენ თხევადი ლითონების (თუჯი, ფოლადი, სპილენძი და სხვა) და წარმოქმნილი EMF-ის ტემპერატურას. ჟანგბადის აქტივობის სენსორები.

აღწერა

ოპერაციული პრინციპი

თერმო-EMF სიგნალები პირველადი თერმოელექტრული გადამყვანიდან (თერმოწყვილიდან) და EMF ჟანგბადის აქტივობის სენსორებიდან (mV), რომლებიც მიეწოდება მოწყობილობის "საზომი" შეყვანას თხევადი ლითონების ტემპერატურის გასაზომად და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების iM2 EMF. Sensor Lab გარდაიქმნება ციფრულ ფორმაში და შესაბამისი პროგრამის მიხედვით გარდაიქმნება ტემპერატურისა და ჟანგბადის აქტივობის მნიშვნელობებად. ეს სიგნალები მიიღება ციკლებში 250 s-1-მდე. მოწყობილობას აქვს 4 შეყვანა: Ch0 და Ch2 - თერმოწყვილების სიგნალების გასაზომად და Ch1, Ch3 - ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF სიგნალების გასაზომად.

ტემპერატურის გაზომვის პროცესში, კეთდება ანალიზი შემომავალი შეყვანის სიგნალის ცვლილების შესახებ, რათა დადგინდეს მისი გამომავალი სტაბილურ მაჩვენებლამდე (ახასიათებს ეგრეთ წოდებული "ტემპერატურული არეალის" პარამეტრები, განსაზღვრული სიგრძით (დროით) და სიმაღლე (ტემპერატურული ცვლილება). თუ ტერიტორიის სიგრძით მითითებულ დროს, ტემპერატურის ფაქტობრივი ცვლილება არ აღემატება მითითებულ სიმაღლეს (ანუ ტემპერატურის დასაშვებ ცვლილებას), მაშინ ტერიტორია ჩაითვლება შერჩეულად. შემდეგი, iM Sensor Lab მოწყობილობა თხევადი ლითონების ტემპერატურის გასაზომად და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF საშუალოდ აფასებს ტემპერატურის საათის მნიშვნელობებს, რომლებიც იზომება არჩეული ზონის სიგრძეზე და აჩვენებს საშუალო მნიშვნელობას ეკრანზე გაზომვების შედეგად.

ანალოგიურად, ველები გამოიყოფა EMF გამომავალის შესაბამისი სტაბილური ჩვენებით, რომელთა ზომები ასევე მითითებულია სიგრძით (დრო) და სიმაღლეზე (EMF მნიშვნელობის დასაშვები ცვლილება).

აბაზანის ტემპერატურის გაზომვის გარდა, მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ თხევადი ფოლადის ლიკვიდუსის ტემპერატურა, რომლის ხელახალი გამოთვლა შესაძლებელია ნახშირბადის შემცველობის ემპირიული განტოლების მიხედვით. ჟანგბადის აქტივობის სენსორების მიერ წარმოქმნილი EMF-ის გაზომვების შედეგების მიხედვით, ჟანგბადის აქტივობა თხევად ფოლადში, თუჯსა და სპილენძში, ნახშირბადის შემცველობა ფოლადში, გოგირდის და სილიციუმის შემცველობა თუჯში, FeO-ს აქტივობა (FeO + MnO). ) თხევად მეტალურგიულ წიდაში და ზოგიერთი სხვა პარამეტრი განისაზღვრება თხევადი ლითონების თერმულ მდგომარეობასთან და ქიმიურ შემადგენლობასთან დაკავშირებული გაანგარიშებით. მოწყობილობას ასევე აქვს აბაზანის დონის განსაზღვრის უნარი (წიდა-ლითონის საზღვრის პოზიცია) ტემპერატურის ცვლილებების სიჩქარის ანალიზით, როდესაც თერმოწყვილი აბანოში ჩაეფლო და სპეციალური ზონდებით განსაზღვრავს წიდის ფენის სისქეს.

თხევადი ლითონების ტემპერატურის გაზომვის ინსტრუმენტებს და iM2 Sensor Lab ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF-ს აქვს ორი მოდიფიკაცია, რომლებიც განსხვავდება სენსორული LCD ეკრანის არსებობით ან არარსებობით (სურათი 1). ეკრანის არარსებობის შემთხვევაში, მოწყობილობა კონტროლდება გარე კომპიუტერიდან ან სამრეწველო პლანშეტიდან. ამ შემთხვევაში მათ შორის კომუნიკაციისთვის მოწოდებულია სპეციალური პროგრამული უზრუნველყოფა.

სენსორული ეკრანი განლაგებულია ინსტრუმენტის კორპუსის წინა პანელზე და აჩვენებს გაზომვების მიმდინარეობას, მის შედეგებს და სხვა ინფორმაციას, რომელიც დაკავშირებულია გაზომვებთან ციფრულ და გრაფიკულ ფორმებში. ეკრანზე ასევე ნაჩვენებია მენიუ ტექსტური ჩანართების სახით, რომელიც გამოიყენება მოწყობილობის გასაკონტროლებლად, მისი დიაგნოსტიკისა და შესრულების მონაცემების სანახავად.

ფურცელი No2 სულ ფურცლები 4

წინა გაზომვები. მოდიფიკაციაში "ეკრანის გარეშე" ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ინფორმაცია ნაჩვენებია კომპიუტერის ან სამრეწველო ტაბლეტის ეკრანზე.

თხევადი ლითონების ტემპერატურის საზომი მოწყობილობის ელექტრონული დაფები და iM2 Sensor Lab ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF დამონტაჟებულია მტვერგაუმტარი ფოლადის კორპუსში, რომელიც დამზადებულია 19” სტანდარტის მიხედვით სამონტაჟო თაროზე ან სამონტაჟოში. იცავს.

პირველადი გადამყვანებიდან სიგნალები შეიძლება გადაეცეს მოწყობილობას ორი გზით - კაბელით და რადიოთი. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, მოწყობილობა სერიული ინტერფეისის საშუალებით უკავშირდება მიმღებ განყოფილებას (Receiver Box) და წყალქვეშა ღეროების სახელურზე დამონტაჟებულია გადამცემი (QUBE), რომელიც სენსორებიდან სიგნალებს გარდაქმნის რადიოსიგნალებად. მიმღები ერთეული. ეს უკანასკნელი იღებს მათ და გადასცემს მოწყობილობას დასამუშავებლად.

მოწყობილობა არ არის დალუქული.

პროგრამული უზრუნველყოფა

პროგრამული უზრუნველყოფის (SW) ინსტალაცია ხორციელდება მწარმოებელთან. პროგრამული უზრუნველყოფის მეტროლოგიურად მნიშვნელოვან ნაწილზე წვდომა შეუძლებელია.

MI-ს დიზაინი გამორიცხავს საზომი ხელსაწყოს პროგრამულ უზრუნველყოფასა და გაზომვის ინფორმაციას არასანქცირებული ზემოქმედების შესაძლებლობას.

Firmware დაცვის დონე უნებლიე და განზრახ ცვლილებებისგან

მაღალი R 50.2.077-2014 მიხედვით.

სპეციფიკაციები

თხევადი ლითონების ტემპერატურის საზომი მოწყობილობების მეტროლოგიური და ტექნიკური მახასიათებლები და iM2 Sensor Lab ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF მოცემულია ცხრილში 1. ცხრილი 1.

* - პირველადი გადამყვანის, გაფართოების კაბელის და EMF სენსორის შეცდომის გათვალისწინების გარეშე.

აკრიფეთ დამტკიცების ნიშანი

ტიპის დამტკიცების ნიშანი ტიპოგრაფიულად გამოიყენება საოპერაციო დოკუმენტაციის სათაურ გვერდზე ტიპოგრაფიული მეთოდით და ხელსაწყოს წინა პანელზე ოფსეტური ბეჭდვის მეთოდით.

Სისრულე

საზომი ხელსაწყოს სისრულე მოცემულია ცხრილში 2. ცხრილი 2

გადამოწმება

ხორციელდება MP RT 2173-2014 "ინსტრუმენტები თხევადი ლითონების ტემპერატურის გაზომვისთვის და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF iM2 Sensor Lab. ვერიფიკაციის მეთოდოლოგია“, დამტკიცებული GCI SI FBU „Rostest-Moscow“-ის მიერ 2014 წლის 26 ოქტომბერს.

გადამოწმების ძირითადი საშუალებები მოცემულია ცხრილში 3. ცხრილი 3

ინფორმაცია გაზომვის მეთოდების შესახებ

ინფორმაცია გაზომვის მეთოდების შესახებ მოცემულია ინსტრუქციის სახელმძღვანელოში.

მარეგულირებელი და ტექნიკური დოკუმენტები, რომლებიც ადგენენ მოთხოვნებს თხევადი ლითონების ტემპერატურის გაზომვის ინსტრუმენტებზე და ჟანგბადის აქტივობის სენსორების EMF iM2 Sensor Lab.

1 მწარმოებლის ტექნიკური დოკუმენტაცია Heraeus Electro-Nite GmbH & Co. კგ.

2 GOST R 52931-2008 „ინსტრუმენტები ტექნოლოგიური პროცესების მონიტორინგისა და რეგულირებისთვის. ზოგადი ტექნიკური პირობები“.

3 GOST R 8.585-2001 „GSP. თერმოწყვილები. ნომინალური სტატიკური კონვერტაციის მახასიათებლები.

4 GOST 8.558-2009 „GSP. ტემპერატურის საზომი ხელსაწყოების სახელმწიფო შემოწმების სქემა.

პროდუქციისა და სავალდებულო მოთხოვნების მქონე სხვა ობიექტების შესაბამისობის შესაფასებლად სამუშაოს შესრულებისას, ტექნიკური რეგულირების შესახებ რუსეთის ფედერაციის კანონმდებლობის შესაბამისად.