Поплавковый термометр

 

3III49

O l H C A H H E

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Ссввтвкив

Социалистическиэ

Реслублис!

Зависимое от авт. свидетельства

Заявлено 23.1.1969 (№ 1299246jl8-10) с присоединением заявки Л вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 09.VII1.1971. Б!оллетснь Л 24

ЧПК G Olk 5/50

G 09b 25 00!

Комитет оо делам изобретений и открытий ври Совете Министров

СССР

УДК 536.5 (088.8) Дата опубликования описашгя 13„".1971

Авторы изобретения

И. И. Эльшанский и В. И. Эльшанский

Заявитель

ПОПЛАВКОВЫЙ ТЕРМОМЕТР

Изобретение относится к области измерения температуры, а также может служить демонстрационным пособием.

В средней школе при изучении разделов физики, посвященных тепловым процессам в твердых телах и в жидкостях, возника!от трудности, связанные со сложностью наглядной демонстрации зависимости между изменением температуры и изменением плотности жидких сред и объемного веса твердых тел, показом в опыте значения коэффициентов объемного расширсния и их сравнения, а также выявлением нелинейности теплового расширения воды.

Известен поплавковый термометр, содержащий емкость с жидкостью, погруженные в нее поплавковые датчики температуры с коэффициентом об.ьемного расширения, отличным от коэффициента объемного расширения жидкости и шкалу.

Цель изобретения — наглядно показать зависимость плотности жидкости и объемного веса испытуемых твердых материалов от температуры.

Это достигается тем, что поплавковые датчики температуры выполнены из испытуемых твердых материалов, причем к одному из них, коэффициент объемного расширения которого больше, чем у жидкости, прикреплена цепочка, свободным концом опирающаяся на дно емкости а другой датчик с коэффициентом объемного расширения меньшим, чем у жидкости, подвешен к !срышке емкости на пружи!ге.

На чертеже показан поплавковый термометр. Он состоит из емкости 1 с прозрачной передней стенкой, заполненной испытуемой жидкость|о, двух поплавковых датчиков температуры 2 и 8, цепочки 4, пружины 5. пористой перегородки 6, регулировочного винта 7, 10 термометрически., шкал 8 и 9, вентиля 10.

Основным узлом термометра является пара ноплавковых датчиков температуры 2 и 8, выполненных из материалов с большим, чем у жилкости (волы), и меньшим, чем у (; волы, коэффициентом объемного расширения.

Так например, датчик 2 из полиэтилена булст иметь коэффициент температурного объемного расширения порядка 0,0006 — 0,0009. а у воды при температуре от 10 до 40 C o«колеблется в пределах 0,000053 — 0,0003. Таким образом, в этих температурных пределах при нагревании среды выталкива!ощая сила воды будет !!епрерывно увеличиваться. несмотря на одновременное уменьшение плотности воды.

Однако материалы с коэффициентом объемного расширения большим, чем у воды (полиэтилен, парафин гуттаперча и др.), как правило имеют малый удельный (объев!ный) вес. Поэтому в устройстве поплавковый датзп чик 2 из полиэтилена снабжен гибкой подвес3

311149 кой. например металлической цепочкой 4, которая опирается своим свободным концом на неподвижную опору, например дно сосуда.

Вес поплавка и его объем и все цено1ки подоораны так, чтобы в дистиллирован:.1ой кодс при температуре 20 С поплавковын дат«!!ê 2 занял в сосуде определенное поло>кс11ис напротив отметки 20 на тсрмомстрич«ской шкале 10.

Величина звеньев и их всc Ilo;looplet tlbl так, что при изменении температуры жидкости 1ш

1 С поплавковый датчик перемещается о шкале вверх (при повышении) н вниз (прн понижении температуры) на 1 ил. Зто соотношение в экспериментальном образце было достигнуто при весе полиэтиленового (высокого давления) датчика 10,3 г, общем весе цепочки 1,5 г н весе одного звена цепочки

0,011 г.

В связи с большой разницей в коэффициентах объемного расширения у полиэтилена высокого давления и воды нслинейност1ио ь температурном расширении воды можно в данном случае пренебречь.

Поплавковый датчик температуры r> выполнен из материала с коэффпцнcttòом объемного расширения значитель1ю меньшим, чем у воды. К таким материалам относятся графит (0,000002), стекло (0,000024), ал1омнний при температуре выше 10 С (0,00008), эбонит прн температуре выше 20 С (0,0001921 и другие. Любой нз них имеет удс lbltblll вес (объемный вес) большни, чем у воды. Поэтому поплавковый датчик из любого материала должен быть либо пустотелым, с подвеской в виде цсночкlt, либо cïëîøï.

В ноплавковом термометре датчик выполнен нз цельного материала, например графита. С целью придания ему в воде объемного веса, равного плотности воды при данной температуре (20 С), поплавок подвешен на пружинной подвеске, упругость которой подобрана так, чтобы при изменении температуры во;Ibl поплавковь1й датчнк перемещался го вертикали вдоль термомстрнчсской шка lbl 8. В даllíом случаc благодаря очень îî Iüøoll разнице в об.ьсмном расширснин воды и твердого тела шкала отметок те I!IcpaT1pbl иолу1астся

llåпропорцнональной о дслс1шям, То llaãëÿäно демонстрирует нслннсиность температурного расширения воды.

Для регулирования исходного положения датчика > на одном уровне с датчиком 2 пружинная подвеска может ре>-улироваться по высоте с помощью винта 7.

Поплавковый термометр рассчитан на дистиллированную воду, но с некоторой потере 1 точности работы (практически неощутимой) прибор может работать на обычной стандартной хорошо прокипяченной питьевой воде.

Перегородка 6 сделана пористой для циркуляции воды. Она предотвращает замену поплавков местами.

10 Для приведения поплавкового термометра в действие в сосуд через вентиль 10 заливают дистиллированную воду. В случае необходимости, если уровень датчика > не совпадает со шкалой, его перемещают по вертикали

15 до совпадения со шкалой с помощью винта 7.

При изменеHHH температуры воды в емкости поплавки изменяют свое положение но вертикали. Так при повышении температуры датчик 2 перемещается вверх, а датчик,. 3 в это жс

20 время — вниз. При охла>кденни движение датчика происходит в обратном порядке.

Так достигается показ зависимости плотности жидкости от температуры на примере движения датчика >, показ нелинейности тсм25 иератур ного расширения воды на примере шкалы Ь, демонстрация значения величин коэффициентов объемного расширения тверды. . тел на примере различного по направлеьн к1 двигкения поплавковых датчиков, показ нзмс

ЗО не1шя объема твердых тел при изменении их температуры на примере датчика 8.

Предмет изобретения

Поплавковый термометр, содержащий с»кость с жидкостью, погруженные в нее поплавковые датчики температуры с коэффициентом объемного расширения, отличным от коэффндО циента Объемного расширения жидкости, н шкалу, отличающийся тем, что, с цель1о llaглядной демонстрации зависимости и IoT110cTll жидкости и объемного веса испытуемых твердых материалов от температуры, в нем поплаьковые датчики температуры выполнены нз испытуемых материалов, причем к одному нз них, коэффициент объемного расширения которого оольше, чем у жидкости, прикреплена цепочка, опира1ощаяся свободным концом на дно емкости, а другой датчик с коэффицие1ггом об.ьемного расширения меньшим, чем у жидкости, подвешен к крышке емкости на пружине.

-9 и

Составитель И. Дубсон

1скрсд Л. Я. Левина

Корректор T. А. Китаева

Редактор A. Народная

Загорская г;lllAI"ðàit/èÿ

Заказ 4383 11зд. X- 1!24 Тирана 473 Подписное

ЦНИИП11 Комитста по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва,,/К-35, Рау нская i:àá., д. 4!5