Термопара, Температура спая Опции

[АНТОН КОЗЛОВ]

Будет ли охлаждаться спай, если через него направить отрицательный ток? Там ведь нагрев по Джоулю-Ленцу должен быть. Не пробовали?

[Onkel]

и нагрев будет , и разница температур будет. По поводу стандартных термопар есть одна тонкость: эдс генерится не в самом спае, а является интегралом по длине проводника.

[ozone]

и нагрев будет , и разница температур будет. По поводу стандартных термопар есть одна тонкость: эдс генерится не в самом спае, а является интегралом по длине проводника.

Не, ЭДС генерится в самом спае.

[Onkel]

Не, ЭДС генерится в самом спае.

Если по вашему, то эдс будет функцией температуры спая и все? При любой температуре окружающего мира? Вот если мы скажем мерим температуру льда - у нас 0 В в спае (тип к по - моему), но при =20 и при -20 прибора значения будут разные.


а зачем тогда компенсация в любом термометре на термопаре, не подскажете?


Ну это так, для полных чайников на пальцах.
Понятно или злые матановские формулы привести для подтверждения?

[Tanya]

Ну это так, для полных чайников на пальцах.
Понятно или злые матановские формулы привести для подтверждения?

Так приведите. Мне вот непонятно, как это следует из математики.
Вы еще забыли про другие спаи в месте подсоединения измерительных контактов. С точки зрения практического применения теоретическое обоснование не играет роли. Вполне можно считать, что ЭДС образуется только за счет выравнивания химического потенциала для электронов (уровня Ферми) при контакте. Хотя Теория подсказывает, что и в однородном материале при разности температур на концах тоже будет происходить разделение зарядов.

[Onkel]

Так приведите. Мне вот непонятно, как это следует из математики.
Вы еще забыли про другие спаи в месте подсоединения измерительных контактов. С точки зрения практического применения теоретическое обоснование не играет роли. Вполне можно считать, что ЭДС образуется только за счет выравнивания химического потенциала для электронов (уровня Ферми) при контакте. Хотя Теория подсказывает, что и в однородном материале при разности температур на концах тоже будет происходить разделение зарядов.

---С точки зрения практического применения теоретическое обоснование не играет роли.
Играет , и еще какое. Компенсация холодного спая важна? Если важна, то играет.
---Вы еще забыли про другие спаи в месте подсоединения измерительных контактов.
нет, не забыл. Если их температура одинакова, то суммарный эдс равен нулю. Но поскольку в приборе и клемме обычно температура контактов обычно одинакова (вряд ли у соседних клеммников есть разница температур, влияющая на результат), то суммарно их влияние равно нулю.
---Вполне можно считать, что ЭДС образуется только за счет выравнивания химического потенциала для электронов (уровня Ферми) при контакте.
в том то и дело, что нет. Вернее, не совсем так - слово "только" здесь неуместно. Если термопара, то речь идет о металлах у которых температурная зависимость ( в силу сильной вырожденности электонного газа) слаба. А вот другие эффекты, правильно упомянуте выше TSerg, много сильнее и , как правило, противоположны по знаку контактной разнице и превалируют - это диффузионный поток электронов, направленный против градиента температуры - эффект , согласитесь, объемный и совершенно не контактный, что приводит к электрическому полю , интеграл этого поля по проводнику и будет разностью потенциалов, а в контуре из двух металлов разница потенциалов (неравны друг другу) и даст ток, определяемый коэффициентами термо эдс металлов, причем ток зависит от разности температур спаев и не зависит от длины проводов (в разумных пределах , конечно) между спаями, а также наличия других спаев. Еще есть фононный эффект - электроны сталкиваются с фононами (которые ясен пень в основном из тепла в холод), он имеет тот же знак, что и диффузионная составляющая. Это все что касается термопары - то есть двух спаев двух металлов в одном контуре.
В полупроводнике зависимость концентрации электронов от температуры экспоненциальная и вышесказанное в общем случае неприменимо. Но термопары из полупроводниково не делают, как правило.

[Tanya]

---С точки зрения практического применения теоретическое обоснование не играет роли.
Играет , и еще какое. Компенсация холодного спая важна? Если важна, то играет.
---Вы еще забыли про другие спаи в месте подсоединения измерительных контактов.
нет, не забыл.

А вот и нет! Вы спокойно можете считать, что (предположим для простоты, что у нас термопара медь-константан) термоэдс обусловлена только контактным эффектом. Тогда у нас есть два спая - один -собственно спай и второй на клемме измерительного прибора(медной). Всегда получается дифференциальная термопара. Не пойму, что тут непонятного... Можно представить, что мы присоединили измерительный прибор к термопарным проводам и сдвигаем их к спаю. Если температура всех спаев одинаковая, то измерим ноль. В полном соответствии с неправильной теорией. А почему? Да потому, что на это как бы намекает само название... Термодинамическая пара... Термодинамике механизмы не важны.

[Onkel]

А вот и нет! Вы спокойно можете считать, что (предположим для простоты, что у нас термопара медь-константан) термоэдс обусловлена только контактным эффектом. Тогда у нас есть два спая - один -собственно спай и второй на клемме измерительного прибора(медной). Всегда получается дифференциальная термопара. Не пойму, что тут непонятного... Можно представить, что мы присоединили измерительный прибор к термопарным проводам и сдвигаем их к спаю. Если температура всех спаев одинаковая, то измерим ноль. В полном соответствии с неправильной теорией. А почему? Да потому, что на это как бы намекает само название... Термодинамическая пара... Термодинамике механизмы не важны.

---Термодинамическая пара...
отнюдь. "термо"пара, а не "термодиномо" пара. Основа - термоэлектрические явления.
---Термодинамике механизмы не важны
весьма общее и весьма спорное утверждение.
----Не пойму, что тут непонятного...
у явления Зеебека есть три физические составляющие- одна контактная и две объемные, у металлов объемные доминируют и объяснять термоэдс чисто контактным эффектом неправильно. У большинства термопар даже знак другой, противоположный знаку при термозависимости контактной разности потенциалов. Составляющие трех эффектов выделюятся экспериментально по различной зависимости от температуры. К тому же в металлах зависимости электронных эффектов от температуры порядка тысячных, в полупроводниках - экспоненциальна.
---В полном соответствии с неправильной теорией.
поломанные часты дважды в сутки показывают правильное время

[Tanya]

---Термодинамическая пара...
отнюдь. "термо"пара, а не "термодиномо" пара. Основа - термоэлектрические явления.
---Термодинамике механизмы не важны
весьма общее и весьма спорное утверждение.
----Не пойму, что тут непонятного...
у явления Зеебека есть три физические составляющие- одна контактная и две объемные, у металлов объемные доминируют и объяснять термоэдс чисто контактным эффектом неправильно. У большинства термопар даже знак другой, противоположный знаку при термозависимости контактной разности потенциалов. Составляющие трех эффектов выделюятся экспериментально по различной зависимости от температуры. К тому же в металлах зависимости электронных эффектов от температуры порядка тысячных, в полупроводниках - экспоненциальна.
---В полном соответствии с неправильной теорией.
поломанные часты дважды в сутки показывают правильное время

Термопары использовались и в доквантовую эру. Если мы сделаем термоэлектрический генератор, то он будет работать в полном соответствии с законами термодинамики.
А именно: работа будет определяться переносом тепла от нагревателя в холодильник с соответствующим (как функция от двух температур) КПД.
Но это только для квазиравновесных условий. Вот если мы будем изучать динамические свойства, то только тогда для объяснения их понадобится механизм. Вы же не будете отрицать, что эдс дифференциальной термопары зависит только от двух величин - температуры спаев? При измерении идеальным вольтметром.

[Onkel]

Термопары использовались и в доквантовую эру. Если мы сделаем термоэлектрический генератор, то он будет работать в полном соответствии с законами термодинамики.
А именно: работа будет определяться переносом тепла от нагревателя в холодильник с соответствующим (как функция от двух температур) КПД.
Но это только для квазиравновесных условий. Вот если мы будем изучать динамические свойства, то только тогда для объяснения их понадобится механизм. Вы же не будете отрицать, что эдс дифференциальной термопары зависит только от двух величин - температуры спаев? При измерении идеальным вольтметром.

буду отрицать. ЭДС зависит от 4 величин - двух температур и двух материалов. в каждом из которых 3 эффекта со своими знаками и величинами.

пы сы работу эту делают фононы и электроны. в разных материалах вклад от электронов и фононов различен. Так что общих понятий термодинамики для вычисления разницы температур по эдс мало, нужно знать конкретные механизмы с конкретными коэффициентами.

Сообщение отредактировал Onkel - Aug 21 2015, 13:19

[Tanya]

буду отрицать. ЭДС зависит от 4 величин - двух температур и двух материалов. в каждом из которых 3 эффекта со своими знаками и величинами.

пы сы работу эту делают фононы и электроны. в разных материалах вклад от электронов и фононов различен. Так что общих понятий термодинамики для вычисления разницы температур по эдс мало, нужно знать конкретные механизмы с конкретными коэффициентами.

Естественно, имелось в виду для одной термопары. Вы думаете, что я думаю, что термоэдс не зависит от материала? Не подменяйте предмет дискуссии...
Продолжаю утверждать, что для применения термопар не нужно знать механизм. Достаточно примитивного (неправильного) механизма. Вот взять капилляры с раствором солей вместо проводов... Термоэдс будет, а фононы, уже не будут увлекать ионы в заметном количестве.

[Onkel]

Естественно, имелось в виду для одной термопары. Вы думаете, что я думаю, что термоэдс не зависит от материала? Не подменяйте предмет дискуссии...
Продолжаю утверждать, что для применения термопар не нужно знать механизм. Достаточно примитивного (неправильного) механизма. Вот взять капилляры с раствором солей вместо проводов... Термоэдс будет, а фононы, уже не будут увлекать ионы в заметном количестве.

ну, имхо это прямо из классики "зачем географию учить - вон извозчики есть"....
для применения термопар ничего знать не нужно, кроме символов арабских цифр и правил их применения. Но мы же люди неглупые, почему бы нам не знать механизм (механизмы)?
С растворами солей - это будет прикольно, надо будет спросить у знакомого химфизика, но там имхо картина еще интереснее будет.
Но ведь не факт что исключительно контактной природы буде эдс, разве нет? Фононов в жидкости нет, но градиент температуры есть и по крайней мере диффузионный вклад останется.

Кстати чисто контактную либо тройственную природу имеет термо эдс ведь можно проверить экспериментально. Посмотрю на досуге, имхо такие эксперименты были проведены, даже подозреваю что еще в 60е годы известным электрохимиком Мануэлем Кордоной.

[Tanya]

ну, имхо это прямо из классики "зачем географию учить - вон извозчики есть"....
для применения термопар ничего знать не нужно, кроме символов арабских цифр и правил их применения. Но мы же люди неглупые, почему бы нам не знать механизм (механизмы)?

Вот все животные (и не только они) живут себе не тужат, бегают ползают, видят, едят... размножаются в конце концов. Но они ведь не знают законов физики, химии биологии... И ни один человек не знает все это досконально. И живут же.
А вот механизмы в термопаре нужны разработчикам новых сплавов для них ( и термопар, и разработчиков). И еще эти механизмы интересны для динамических измерений и под изменяющейся нагрузкой... Если работают три механизма, то должны быть три постоянные времени установления.

С растворами солей - это будет прикольно, надо будет спросить у знакомого химфизика, но там имхо картина еще интереснее будет.
Но ведь не факт что исключительно контактной природы буде эдс, разве нет? Фононов в жидкости нет, но градиент температуры есть и по крайней мере диффузионный вклад останется.

Кстати чисто контактную либо тройственную природу имеет термо эдс ведь можно проверить экспериментально. Посмотрю на досуге, имхо такие эксперименты были проведены, даже подозреваю что еще в 60е годы известным электрохимиком Мануэлем Кордоной.

Кое что можно увидеть довольно просто. Можно даже взять медную проволоку, скрутить ее вдвое (уменьшим индуктивность и наводки), и опустить в жидкий азот или нагреть феном. Я в свое время наблюдала при этом возникновение ЭДС, что естественно, нельзя описать контактной моделью.

[gregory]

Кое что можно увидеть довольно просто. Можно даже взять медную проволоку, скрутить ее вдвое (уменьшим индуктивность и наводки), и опустить в жидкий азот или нагреть феном. Я в свое время наблюдала при этом возникновение ЭДС, что естественно, нельзя описать контактной моделью.

Я тоже в босоногой юности такое явление наблюдал, предполагал , что это связано с неоднородным по длине составом медного провода.

Длина термопары на результат измерения не влияет, только раность температур спая и измерителя.

Образцовая термопара находится в стеклянной ампуле и залита металлом на 20 см в длину, а на ампуле есть метка и до этой метки надо погружать термопару в область однородной температуры чтобы соответствовать приведенной в паспорте для этой термопары формуле эдс.

[Corner]

Я тоже в босоногой юности такое явление наблюдал, предполагал , что это связано с неоднородным по длине составом медного провода.

Совершенно верно. Скрученная с деформацией вместо пайки медь 999 дает сотые доли микровольта на градус из-за неравномерного окисления в месте скрутки. ОУ, припаянный к плате, дает больше. Медно медная термопара, как и двигатель Сверла, выдумка фантастов.

То что я описал как раз дает минимальную погрешность. Просто клемма это два разных спая с медью, поэтому есть погрешность.
Компенсированные термопары для того и делают чтобы эту погрешность исключить.

Независимо от типа третьего металла, разница в потенциалах сохраняется. Проблемы могут быть, если третий материал не дает одинакового сплава с материалами термопары. Это касается только высокотемпературной термопары с рением и вольфрамом. Для таких всегда применяют скрутку с деформацией.

[Mekong]

Независимо от типа третьего металла, разница в потенциалах сохраняется. Проблемы могут быть, если третий материал не дает одинакового сплава с материалами термопары. Это касается только высокотемпературной термопары с рением и вольфрамом. Для таких всегда применяют скрутку с деформацией.

Все верно, но потенциал спаев холодного конца разный поскольку разные материалы самой термопары. В компенсированной схеме материалы одинаковые.