Термопарный манометр — вакууметр

Принцип деяния основан на зависимости теплопередачи газа от давления. Как понятно, при давлениях близких к атмосферному, теплопроводимость газа не находится в зависимости от давления. При низких давлениях, когда величина приближается к линейным размерам сосуда, понятие теплопроводимости теряет смысл. Возможность столкновения молекул в объеме делается мала, и энергию они переносят, ударяясь конкретно о жаркие и прохладные коже. В данном случае q – величина перенесенного количества теплоты, определяется последующей формулой (3) где – давление газа. — молекулярный вес, — разность температур, – коэффициент, зависящий от рода газа и характеристики поверхности твердого тела, о которое ударяются молекулы газа. Как видно из формулы (3), теплопередача находится в зависимости от давления. Это свойство употребляется для измерения низких давлений посредствам термодинамического манометра, именуемого термопарным вакууметром. Термопарный вакууметр состоит из «лампы» ЛТ-2 и измерительной электрической схемы.

Принципное устройство вакууметра 1-нить накала,2-термопара приварена к нити в точке А, 3 — источник питания нити, 4 — миллиамперметр для изме­рения тока накала нити; 5 -реостат для регулировки тока накала; 6 — милливольтметр для определения термо-ЭДС термопары; 7 — трубка, для присоединения к вакуумной системе. (рис 5.) рис. 5 Как было сказано выше, при уменьшении давления теплопередача в газе с некого значения давления начинает зависеть от давления. Потому при неизменном токе накала нити её температура может быть индикатором давления. В «лампе» ЛТ-2 теплопередача идет от нити к цилиндрическому корпусу. Понятно, что в случае соосно расположенных цилиндрических поверхностей для линейной зависимости меж теплопередачей и давлением довольно, чтоб длина свободного пробега молекул была бы не меньше радиуса нити ( ~ 0,01 см), а не расстояния от нити до пробирки лампы, как было бы при плоской задачке. При уменьшении давления теплопередача падает. Таким макаром, применение этого манометра ограничено со стороны больших давлений, давлением соответственном длине свободного пробега см, т.е. означает от давления около 1 торра до торр, когда носителей энергии стано­вится сильно мало и утраты тепла обоснованы излучением и теплопроводимостью цоколя. Ток накала обычно подбирают так, чтоб при давлении торр термо-ЭДС была бы 10 милливольт .

Плюсы термопарных манометров

  • Возможность непрерывного измерения.
  • Применимость ко всем газам.
  • Недочеты

  • Необходимость подготовительной градуировки.
  • Зависимость показания от рода газа.
  • Наличие термический инерции – при изменении давления нить накала не успевает поменять свою температуру.
  • Термопарная лампа работает с устройством ВТ-2. Электронная схема устройства позволяет воспользоваться одним прибором для измерения тока накала и для измерения ЭДС термопары. Расположенный в фронтальной доске гальванометр имеет три шкалы. Нижняя шкала служит для измерения тока накала нити. Средняя шкала, несущая 100 делений, дает возможность судить о температуре нити. На верхней шкале обозначено давление в торр (показания справедливы только при строго определенном накале нити). Средством тумблера “ ток накала — измерение», гальванометр можно включать в цепь нити — положение «ток накала» и, пользуясь ручкой реостата, устанавливать нужный ток накала, либо в цепь термопары — положение «измерение”. В правом нижнем углу находится тумблер диапазонов измерения от « торр» до « торр». На 1 и 2 спектрах определяют при одном и том же значении тока накала.

    Градуировка термопары по манометру Мак-Леода. Измерения.

  • Вычисляют постоянную Мак-Леода по характеристикам, обозначенным на его шкале.
  • Ставят тумблер вакууметра “спектр измерений” в положение, соответственное данному давлению.
  • Тумблер “ток накала” – “измерение” ставят в положение “ток накала”.
  • Включают сеть.
  • Средством реостата “регулировка тока накала” устанавливают по гальванометру рабочий ток в нити лампы (110-150) по указанию управляющего.
  • Переключают гальванометр на “измерение” и приводят насос в действие, как сказано выше.
  • Создают ступенчатую откачки системы. То открывая, то закрывая кран . Давление доводят до атмосферного от предельного. Во время остановок откачки записывают показания гальванометра (по шкале 100 дел.) и соответственное показание Мак-Леода.
  • Ток накала в амперах

    Спектр измерения

    Деление вакууметра

    h мм

    торр

    Примечание. Интервал измерения – 5 делений вакууметра.