§ 85. Измерение температуры с помощью термоэлементов. Самым важным применением металлических термоэлементов является их использование для измерения температуры. Если один из спаев термоэлемента поддерживать при неизменной температуре, например при комнатной или, в случае более точных измерений, при температуре тающего
190
льда, то термо-э. д. с. элемента будет зависеть исключительно от температуры второго спая. Если такой термоэлемент проградуировать, т. е. определить точную зависимость термо-э. д. с. от разности температур спаев, то, измеряя термо-э. д. с, развивающуюся в элементе, можно точно определить температуру тела, которого касается второй спай. На рис. 138 показано устройство технического термоэлемента (термопары).
Рис. 138. Техническая термопара, употребляемая для измерения температуры топочных газов. Спай из платиновой проволоки и проволоки из платинородия помещается в зону высокой температуры («горячий спай»). Для предотвращения химического действия горячих газов на термопару спай защищен фарфоровой трубкой 1. Свободные концы проволок подведены к зажимам 2 и 3, которые присоединяются к гальванометру, проградуированному в градусах Цельсия
Термопары для измерения температуры обладают перед обычными термометрами большими преимуществами. При помощи термопар можно измерить весьма высокие температуры (до 2000 °С и даже выше), при которых применение жидкостных термометров невозможно. Точно так же термопары можно с успехом применять и для очень низких [температур, при которых все известные термометрические жидкости замерзают. С термопарами можно получить весьма высокую точность измерения температур, определяемую [точностью измерения термо-э. д. с. и намного превышающую точность жидкостных термометров.
Очень существенно то, что термопары гораздо быстрее реагируют на изменения температуры. Громадное значение в технических установках имеет и то обстоятельство, что термопары дают возможность измерения температур на значительных расстояниях. Гальванометр может быть установлен даже на расстоянии нескольких километров от термоэлемента. Поэтому термопары весьма часто применяются в технических контрольно-измерительных приборах и автоматах (самопишущих термометрах, пожарных сигнализаторах и т. п.), а также и при научных исследованиях. Особый научный интерес представляет применение термопар при измерении очень малых разностей температур. Применяя чувствительные устройства для измерения малой разности потенциалов, мы можем с помощью термопар измерить разности температур вплоть до миллионных долей кельвина.
191
Благодаря этой высокой чувствительности такие устройства могут быть использованы для измерения интенсивности различных видов видимого или невидимого излучения по производимому им тепловому действию (нагреванию). Направляя излучение на один из спаев термопары, мы вызовем его нагревание, тем большее, чем интенсивнее излучение. Измеряя возникающую разность температур, мы можем сделать заключение об интенсивности излучения. далее