35) Материалы, применяемые для изготовления термопар. Область применения термопар.

Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации.

Для измерения температур до 1100С используют в основном термопары из неблагородных металлов, а для измерения температур выше 1100С – термопары из благородных металлов платиновой группы.

Направление термо-эдс зависит лишь от природы материалов, используемых в качестве термоэлектродов. Положительным назы­вают термоэлектрод, по направлению к которому идет ток через ра­бочий спай термопары.

При конструировании термопар стремятся сочетать термоэлект­роды, один из которых развивает с платиной положительную, а дру­гой — отрицательную термо-эдс (стандартные термоэлектродные пары). Особенно широко применяются термопары хромель — алю-

мель (E(100C, 0C)= 4,1 мВ), хромель — копель (E(100C,0C) = 6,9 мВ).

Наиболее распространенные материалы термопар: хромель — сплав Ni и Сг; алюмель — сплав Ni, Mn, Al, Fe и др.; копель — сплав Ni, Сu.

Термопара хромель — алюмель хорошо работает в окислительной среде благодаря возникновению при нагреве тонкой защитной плен­ки окислов, препятствующей проникновению кислорода внутрь ме­талла. Восстановительная среда, напротив, вредно действует на эту термопару, разрушая пленку окислов.

Термопара хромель — копель химически стойкая и развивает вы­сокую термо-эдс, однако по линейности характеристик уступает тер­мопаре хромель — алюмель (рис. 2.22).

Основное применение термопары — электронные термометры. Применяют для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля.

36)Что такое электрохимический преобразователь? Принцип действия.

Электрохимический преобразователь представляет собой элект­ролитическую ячейку, заполненную раствором с помещенными в него двумя или несколькими электродами, служащими для включе­ния преобразователя в электрическую цепь. Как элемент электри­ческой цепи электролитическая ячейка может характеризоваться развиваемой ею эдс, падением напряжения от проходящего тока, сопротивлением, емкостью и индуктивностью.

Выделяя зависимость между этими электрическими параметра­ми и измеряемой неэлектрической величиной и подавляя действие других факторов, можно создать электрохимические преобразова­тели для измерения состава и концентрации жидких и газообразных сред, давлений и перемещений и т.д.

Принципы работы разнообразных типов электрохимических измерительных преобразователей основаны на реализации соответствующих законов электрохимии.

37) Электродный потенциал. Механизм его образования при малых и больших концентрациях электролита.

Потенциал электрода относительно раствора, в который он опу­щен, называется в электрохимии электродным потенциалом. Не­посредственно определить его значение нельзя, так как для этого нужно опустить в раствор другой электрод, который внесет в цепь свой электродный потенциал. Таким образом, практически могут быть измерены не абсолютные величины электродных потенциа­лов различных электродов, а лишь разности потенциалов различ­ных пар электродов.

В электрохимии за начало отсчета принят потенциал «водородно­го электрода» относительно раствора с нормальной концентрацией (точнее с нормальной активностью а = 1 г-экв/л) ионов водорода. Значения электродных потенциалов (Е₀) различных веществ, отсчи­танные относительно водородного электрода, не превышают 2-3 В.

Значения потенциала Е₀ называют в электрохимии нормальными потенциалами электрода, так как они измерены при нормальной тем­пературе + 18°С и нормальной (1 г-моль/л) активности электролита. При других температурах и концентрациях зависимость между элек­тродным потенциалом в вольтах и концентрацией раствора опреде­ляется уравнением Нернста:

где Е₀ — нормальный потенциал электрода; R — 8,317 Дж/град — универсальная газовая постоянная; Т— абсолютная температура, К; п — валентность ионов; F = 96 522 Кл/г-экв — постоянная Фарадея; с — концентрация ионов, г-экв/л; f— коэффициент активности ра­створа.

Переходя от натуральных логарифмов к десятичным и заменяя R и Fhx числовыми значениями, получаем выражение для электрод­ного потенциала при температуре 18°С в виде