Báo cáo thực hành Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình: Bài 1 - Bài thực tập đo lường nhiệt, ẩm độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Báo cáo thực hành môn: DỤNG CỤ ĐO VÀ KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH Giáo viên hướng dẫn: Lê Văn Bạn. Sinh viên: Nguyễn Thị Diễm Sương Lớp: DH13HH Mssv: 13139145 Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình Bài 1: BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG NHIỆT ­ ẨM ĐỘ I. TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ NHIỆT KẾ ĐO NHIỆT ĐỘ: 1. Nhiệt kế: Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ. 1.1 Lịch sử phát triển: Nhiều nhà phát minh đã ghi công vào việc sáng tạo ra nhiệt kế như Avicenna, Cornelius Drebbel, Robert Fludd, Galileo Galilei hay Santorio Santorio. Nhiệt kế không phải là kết quả của một phát minh duy nhất, mà nó phải trải qua quá trình phát triển. ­ Vào thế kỉ 11, Philo và Hero of Alexandria biết một nguyên tắc là đối với một số chất, đặc biệt là không khí, sẽ co và dãn khi thay đổi nhiệt độ. Nguyên lý này được dùng để chỉ thị nhiệt độ không khí với một ống và mực nước bên trong được điều khiển bởi sự co và dãn của không khí. ­ Một bản vẽ rõ ràng đầu tiên của nhiệt kế được xuất bản vào năm 1617 là của Giuseppe Biancani. Trong bản vẽ này có thang đo và sau đó cấu tạo thành nhiệt kế bởi Robert Fludd vào năm 1638. Đây là một ống thẳng đứng với một bầu đặt ở phía trên và phía dưới nhúng vào nước. Mực nước bên trong ống được điều khiển bởi sự co giãn không khí, vì vậy chúng ta còn gọi nó là nhiệt kế không khí. ­ Các dụng cụ trên mắc phải một nhược điểm là nó đồng thời cũng là một áp kế, nghĩa là nó nhạy cảm với sự thay đổi áp suất không khí. Vào khoảng năm 1654, Ferdinando II de` Medici, đại công tước của Tuscany đã chế tạo nhiệt kế theo kiểu hiện đại bằng cách hàn kín phần ống với bầu chứa chất lỏng, do đó không bị ảnh hưởng bởi áp suất không khí và chỉ phụ thuộc vào sự giãn nở của chất lỏng. ­ Vào năm 1665, Christiaan Huygens đề nghị dùng điểm nóng chảy và điểm sôi của nước làm chuẩn, và vào năm 1694 Carlo Renaldini đưa ra đề nghị dùng nó như các điểm cố định trên tất cả các thang đo. ­ Vào năm 1701, Isaac Newton đưa ra một thang đo có 12 độ giữa điểm nóng chảy của nước và nhiệt độ cơ thể. Cuối cùng vào năm 1724, Daniel Gabriel Fahrenheit tạo ra một thang nhiệt độ mà hiện nay (với một số thay đổi nhỏ) là thang Fahrenheit. ­ 1742, Anders Celsius đề nghị thang đo với 0 ở điểm nóng chảy của nước đá, và 100 ở điểm sôi của nước và hiện nay gọi là thang Celsius với thang đo đặt ngược lại. Vào năm 1866, Thomas Clifford Allbutt phát minh ra nhiệt kế y tế có thể đưa ra nhiệt độ cơ thể chỉ sau 5 phút thay vì 20 phút như trước đó. Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình 1.2 Nhiệt kế dãn nở chất lỏng: Nhiệt kế dãn nở chất lỏng hoạt động dựa trên sự dãn nở của các chất lỏng, chất lỏng thường dùng là thủy ngân, rượu màu, rượu etylic… Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ (thủy ngân, rượu…) và phần hiển thị kết quả (thang chia vạch trên nhiệt kế). ­ Nguyên lý làm việc: Khi nhiệt độ môi trường thay đổi thể tích chất lỏng trong bầu cảm ứng cũng thay đổi, đẩy chất lỏng dâng lên hoặc hạ xuống trong ống vi quản. Căn cứ vào mực trên của cột chất lỏng trong ống vi quản ta có thể xác định được nhiệt độ tại tới điểm đó nhờ thang chia độ. 1.2.1 Nhiệt kế rượu: ­ Cấu tạo: + Vỏ bảo vệ: Làm bằng thủy tinh + Bầu cảm ứng: Là bộ phận cảm ứng với nhiệt độ của môi trường, có chứa chất lỏng là rượu hoặc thủy ngân (còn gọi là chất cảm ứng). + Ống vi quản: Bộ phận thể hiện sự thay đổi của chất cảm ứng. Ống vi quản là ống thủy tinh rỗng, một đầu bịt kín, đầu kia hở thông với bầu cảm ứng. + Thang chia độ: Chia thành các vạch, để đánh dấu mức độ thay đổi của chất cảm ứng, thường chia theo hệ bách phân, vạch cao nhất là nhiệt độ khi nước nguyên chất bắt đâu sôi, vạch thấp nhất là nhiệt độ khi nước nguyên chất bắt đầu đóng bang. Hình 1: Cấu tạo nhiệt kế dãn nở chất lỏng. Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình Hình 2. Nhiệt kế rượu. ­ Công dụng: + Vì giới hạn đo của nhiệt kế rươu ­20ᴼC ­ 50ᴼ nên thường được dùng để đo nhiệt độ khí quyển, nhiệt độ nước… + Rượu là loại chịu lạnh giỏi, phải đến nhiệt độ ­177ᴼC nó mới đông đặc thành thể rắn. Ở những vùng giá rét, mùa đông có khi nhiệt độ xuống tới âm 4000ᴼC, người ta thường phải dùng nhiệt kế rượu. ­ Cách sử dụng: + Chuẩn nhiệt kế bằng nước sôi (100ᴼC) và nước đá (0ᴼC). Nếu nhiệt kế cho kết quả không đúng thì ta đo và chia nhiệt độ tương ứng với 2 nhiệt độ trên. + Nếu đo nhiệt độ chất lỏng, trước khi đo dùng đũa khuấy đều chất lỏng. Nếu đô nhiệt độ không khí để nhiệt kế ở trong môi trường không khí. + Đo nhiệt độc hất lỏng thì treo nhiệt kế vào giá. + Chú ý, để phần bầu thủy ngân của nhiệt kế ngập trong lòng chất lỏng, ở khoảng giữa là tốt nhất. Tuyệt đối không để bầu thủy ngân vừa chạm chất lỏng cũng như chạm đáy cốc. + Quan sát độ tăng cột thủy ngân, đọc nhiệt độ. Cần chú ý tầm mắt khi đọc nhiệt độ. 1.2.2. Nhiệt kế thủy ngân: ­ Cấu tạo: giống như nhiệt kế rượu chỉ khác phần cảm biến nhiệt độ là thủy ngân. ­ Công dụng: + Do nhiệt kế thủy ngân có giới hạn chịu nhiệt là ­30ᴼC ­ 130ᴼC nên thường được dùng để đo nhiệt độ trong phòng thí nghiệm. và nhiệt độ cao. ­ Phân loại: Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình Hình 3. Nhiệt kế thủy ngân. 1.3 Nhiệt kế dãn nở chất rắn: ­ Nguyên lý hoạt động: ­ Đo nhiệt bằng nguyên tắc biến dạng lưỡng kim: ­ Dựa vào tính chất giãn nở vì nhiệt của kim loại l=l0 (1 + t) (với: l0 chiều dài vật ở 00C; : hệ số giãn nở vì nhiệt) + Thiết kế nhiệt kế lò xo xoắn với 2 thanh kim loại có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau khi nhiệt độ thay đổi, lưỡng kim sẽ biến dạng Nhiệt kế dây lò xo: ­ Cấu tạo: ... - tailieumienphi.vn