Поплавковый термометр

ЗШ 49 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ Ссввтвкив Социалистическиэ Реслублависимос от авт, свидетельства Лявлено 23.1.1969 ( 129924618-10 1 ПК 6 01 с 5/50 6 09 Ь 25,0 исоединением заявки Лев Комитет оо деламобретений и открытий Приоритет и Совете Министров СССРОпубликовано 09.7111.1971. Бюллетень Л. 24Дата опубликования опцсаши 13.1971 Авторыизобретеци И. Эльшанский и В. И. Эльшанский Заявител 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, возникают 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 расширсция и цх сравнения, а также выявлением нелинейности теплового расширения воды.Известен поплавковыц термометр, содержащий емкость с жидкостью, погруженные в цее поплавковые датчики температуры с коэффициентом обьемцого 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 дцо емкости, а другой датчик с коэффициентом объемного расширения меньшим, чем у жидкости, подвешен к крышке емкости ца пружине.На чертеже показан поплавковый термо метр. Оц состоит цз емкости 1 с прозрачнойпередней стенкой, заполненной испытуемой жидкостью, двух поплавковых датчиков температуры 2 и 3, цепочки 4, пружины 5. пористой перегородки 6, регулировочного винта 7, 1 О термометрических шкал 8 и 9, вентиля 10.Основным узлом термометра является пара цоплавковых датчиков температуры 2 и 3, выполненных из материалов с большим, чем у жидкости (воды), и меньшим, чем у 15 волы, коэффициентом объемного расширения.Так например, датчик 2 из полиэтиленабудет иметь коэффициент температурного объемцого расширения порядка 0,0006 - 0,0009. а у воды при температуре от 10 до 40"С он ко леблется в пределах 0,000053 - 0,0003. Такимобразом, в этих температурных пределах прц нагревании среды выталкивающая сила воды будет непрерывно 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 (объсмный) вес. Поэтому в устройстве поплавковый датзп чцк 2 пз полиэтилена снабжен гибкой подвеской. например металлической цепочкой 4, которая опирается своим свободным концом на неподвижную опору, например дцо сосуда, Вес поплавка и его объем и все цепочки подоорацы так, чтобы в дцстиллцровациой цодс при температуре 20 С поплавковый датчик 2 зацял в сосуде опредслеццое положсцис цапротив отметки 20 ца тсрмомстричской шкале 10.Величина звеньев и их вес цодоорацы так, что при изменении температуры жидкости ца 1 С поплавковый датчик перемещается цо шкале вверх (при повышении) ц вниз (прц поцижеции температуры) на 1 ил. Зто соотношение в экспериментальном образце было достигцуто при весе полиэтиленового (высокого давления) датчика 10,3 г, общем весе цепочки 1,5 г ц весе одного звена цепочки 0,011 г.В связи с большой разницей в коэффиццецтах объемного расширения у полиэтилена высокого давления ц воды цслицейпостыо ь температурном расширеццц воды можно в данном случае пренебречь,Поплавковый датчик температуры 5 выполцец из материала с коэффпццсцтом объемного расширения значителсию меньшим, чем у воды, К таким материалам относятся графит (0,000002), стекло (0,000024), алюминий при температуре выше 1 О С (0,00008), эбонит прц температуре выше 20 С (0,0001921 и другие. Любой цз цих имеет удсльцыи вес (объемный вес) большцц, чем у воды, Поэтому поплавковый датчик из любого материала должен быть либо пустотелым, с подвеской в виде цепочки, либо сплошным.В ноплавковом термометре датчик выполнен цз цельного материала, например графита. С целью придания ему в воде объемного веса, равного плотности воды при дацноц температуре (20 С), поплавок подвешен на пружцнцой подвеске, упругость которой подобра. ца так, чтобы при измсцеции темпратх ры воды поплавковый датчик перемещался го вертикали вдоль термомстрцчсской шкалы 8, В даццом случае благодаря очець оольшой разнице в обьсмцом расшцрсциц воды и твердого тела шкала отметок температуры получается цепропорциональной цо длсццям, что цаглядцо демоцстрцрует цслцнйцость тмпературного расширения воды.Для регулирования исходцого положения датчика 3 ца одпом уровне с датчиком 2 пру. жиццая подвеска может ресулироваться по высоте с помощью вицта 7.Поплавковый термометр рассчитан на дистиллированную воду, но с некоторой потерей точности работы (практически цеошутимой) прибор может работать ца обычной стандартной хорошо прокипяченной питьевой воде.Перегородка 6 сделана пористой для циркуляции воды. Оца предотвращает замену поплавков местами.10 Для приведения поплавкового термометрав действие в сосуд через вентиль 10 заливают дистиллированную воду. В случае цеобхо.димости, если уровець датчика,3 це совпадает со шкалой, его перемещают по вертикали 15 до совпадения со шкалой с помощью винта 7,При измецеции температуры воды в емкости поплавки цзмецяют свое положецие цо вертикали. Так при повышеции температуры датчик 2 перемещается вверх, а датчик .3 в это жс 20 время - вниз, При охлаждении двцженидатчика происходит в обратном порядке.Так достигается показ зависимости плотности хкидкости от температуры ца приме)ц движения датчика 3, показ нелинейности тсм цературцого расширения воды на примерешкалы Ь, демонстрация зцачеция величии коэффициентов объемного расширения твердых тел ца примере различного по цаправлеццн дс вигкеция поплавковых датчиков, показ пзмс ЗО несия объема твердых тел при измецецпц ихтемпературы на примере датчика д.Г 1 редмет изобретенияПоплавковый термометр, содержащий емкость с жидкостью, погруженные в цее поплавковые датчики температуры с коэффициентом объемного расширения, отличным от коэффц циецта Объемцого расширения жидкости, цшкалу, отличаюсс(иссся тем, что, с целью цаглядцой демонстрации зависимости плотцостц жидкости и объемного веса испытуемых твердых материалов от температуры, в цем поп- :15 лаьковые датчики температуры вынолцецы цзиспытуемых материалов, причем к одцому цз цих, коэффициент объемного расширеш 1 я которого оольше, чем у жидкости, прикрецлсца цепочка, опирающаяся свободным концом ца дно емкости, а другой датчик с коэффициецпгом обьемцого расширения меньшим, чем у жидкости, подвешен к крышке емкости ца пружице.Составитель И, Дубсонедактор А. Народная Тскрсд Л. Я. Левина Корректор Т. А. КитаевЗаказ 4383 11 зд. Ле 124 Тирани 473 Подписное ЦНИИП 11 Когиптста по делам пзобретлп 1 й и открытий при Совете Министров СССР Москва)К, 1 аушская наб., д. 45 агорскин гппогран