HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL İŞLEMLER LABORATUVARI TEMPERATURE MEASUREMENTS 23.03.2010 DORUKCAN ÖZKÖSE 20726675
AMAÇLAR Elimizde bulunan ve sıcaklığını bilmediğimiz su çözeltilerinin gerekli ekipman ve aletleri kullanarak sıcaklıklarını tayin etmek. BİLGİLER Sıcaklık bir sistemin ortalama moleküler kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Gazlar için kinetik enerji mutlak sıcaklık derecesiyle doğru orantılıdır. Farklı maddelerden yapılmış ve farklı prensiplerde yedi çeşit termometre tipi bulunmaktadır. Sıvı Dolu Termometreler : Değişen sıcaklık karşısında sıvıların hacim değiştirmesi mantığına dayanır. Buhar Basınç Termometreleri : Sıcaklıkla gazların genleşmesi prensibine dayanır. Yüksek sıcaklıklarda hata payı yüksektir. Bimetal Termometreler : Farklı metallerin farklı genleşme katsayısına sahip olması prensibine dayanır. Sıcaklık İndikatörleri : Belli bir sıcaklığa ısıtıldığında renk değiştiren maddeler içerirler. Tek kullanımlıklardır. Termositörler : Sıcaklıkla elektriksel rezonansın değişimi prensibine dayanır. Sıcaklığa duyarlı metal-oksit yarı iletkenlerden yapılır. Negatif ve pozitif sıcaklık katsayılı termositörler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Whirling Hygrometers : Hem ıslak hem kuru termometre sıcaklıklarını ölçer. Havadaki nemi ölçmek için kullanılan bir araçtır. Thermocouples : İki farklı metalin bir uçlarının birleştirilmesiyle oluşan ve bu metallerin farklı elektron taşıma kapasiteleri nedeniyle sıcaklıkla elektriksel potansiyelin değişmesi prensibine dayanır. Sanayide çok kullanılır. - Peltier EMF : Aynı sıcaklıkta iki farklı metal arasında oluşan potansiyel farktır. - Thompson Etkisi : Aynı metalin iki farklı sıcaklıkta oluşturduğu potansiyel farktır. Thermocouple larda geçerli olan 2 önemli kanun vardır; Arametaller Kanunu : Devreye üçüncü metalin girmesi toplam EMF yi değiştirmez. Böylece devreye farklı ölçüm aletleri bağlanabilir. Arasıcaklık Kanunu : Bir thermocouple ı T 1 T 2 T 3 olarak üç ayrı sıcaklığı ikşerli olarak elektriksel potansiyelini ölçtüğümüzde T 1 - T 2 ve T 2 - T 3 arasında elektrik farkı toplamı T 1 - T 3 farkı elektriksel potansiyeline eşittir.
VERİLER Deney 1 Termometre (Cº) Thermocouple (mv) Buhar Basınç Termometresi (Cº) 26 0,1 25 32 0,2 31 37 0,5 36 42 0,8 41 47 0,9 46 51 1 51 56 1,3 56 61 1,5 61 Termometreye göre thermocouple ın sapma miktarı : 26 25 = 1 Cº 32 31 = 1 Cº 37 36 = 1 Cº 42 41 = 1 Cº 47 46 = 1 Cº 51 51 = 0 Cº 56 56 = 0 Cº 61 61 = 0 Cº Deney 2 Çift thermocouple ile ölçüm yaptık: Termometre (Cº) Thermocouple (mv) 28 1,1 33 1,5 43 1,8 48 2 53 2,2 58 2,3 63 2,5 Deney 3 (Ara metal kanunu) Metal girmeden önce = 1,2 mv Metal girdikten sonra = 1,2 mv Üçüncü bir metalin devreye girmesi toplam EMF yi değiştirmedi. Deney 4 (Ara sıcaklık Kanunu) T 1 - T 2 = 1,2 mv = E 1 T 2 - T 3 = 1,6 mv = E 2 T 1 T 3 = 2,8 mv = E 3 E 1 + E 2 = E 3 doğrulandığından dolayı kanun ispatlandı.
Deney 5 Termositör ve Platiniumların Dengeye Gelme Süreleri Termositör = 45 sn. Platinium = 70 sn. Daha kısa sürede cevap verdiği için termositörler tercih edilir. Deney 6 Termal Cevap Süresinin Hesaplanması Platinium resistance termometer kullanıyoruz. Daha geç cevap verdiği için daha çok veri alırız. T R = {[(T son T ilk ) x 63,2] / 100} + T ilk 1. Platinium 2. Platinium Zaman mv Zaman mv 0 28,8 - İPTAL 0 30,9 - İPTAL 5 28,4 5 32,4 10 29,3 10 34,3 15 29,9 15 35,7 20 30,3 20 36,6 25 30,6 25 36,9 30 30,9 30 37,4 35 31,3 35 37,8 40 31,5 40 38 45 31,7 45 38,2 50 31,9 50 38,4 55 32 55 38,7 60 32,1 60 38,9 65 32,1 65 39,1 70 32,2 70 39,2 75 32,2 75 39,4 80 32,2 80 39,5 85 39,6 90 39,7 95 39,8 100 39,9 105 40,1 110 40,2 115 40,3 120 40,4 125 40,4 130 40,4 T R1 = {[(32,2 28,4) x 63,2] / 100} + 28,4 = 30,8 T R2 = {[(40,4-32,4) x 63,2] / 100} + 32,4 = 37,5 Grafikten okunan değer : 1. Platinium : 28 sn. 2. Platinium : 31 sn.
Deney 7 Higrometre Deneyi T Kuru = 24,3 Cº T Islak = 20,5 Cº H = 0,00135 kg w. / kg kh. Bağıl Nem = %70 Çiğlenme Noktası = 18,3 Cº Örnek: T Kuru = 33 Cº H = 0,0015 kg w. / kg kh. T Islak = 23,9 Cº Bağıl Nem = %48 Çiğlenme Noktası = 20 Cº ise; HESAPLAMALAR 1.Deney için : 40 Cº EMF gerçek = 0,6 mv EMF grafik = 0,62 mv [(0,62-0,6) / 0,6] x 100 = %3,3 2.Deney için : 40 Cº EMF gerçek = 1,6 mv EMF grafik = 1,67 mv [(1,67 1,6) / 1,6] x 100 = %4,4 6.Deney için : Platinium 1 : 28 sn. Platinium 2 : 31 sn. [(31 28) / 31] x 100 = %9,7 YORUM Yaptığımız deneylerde tek thermocouple için sapma değeri %3,3, çift thermocouple için sapma değeri %4,4 çıkmıştır. Bu kadar düşük çıkması sapma değerlerimizin, deneyi dikkatli ve doğru gözlem ve hesaplamalar doğrultusunda yapmış olduğumuzdur; yalnızca çift thermocouple ın sapma değerinin tek thermocouple a göre daha az çıkıması bekleniyordu. Bunun nedeni ise deney esnasında yapmış olduğumuz saniyelik gözlem hataları, ölçüm sırasında metallerin tam performansla çalışmaması sonucu oluşan hatalar sayılabilir. Termal deney sürelerinin hesaplanmasında iki veri çiftimizin aynı süre zarfında çıkması bekleniyordu; lakin birincisi 28 saniye, ikincisi ise 31 saniye çıkmıştır. Sürelerin aynı çıkmamasının sebebi ise zaman aralıkları çok kısa olduğu için termometredeki verileri okurken gözlem ve zamanlama hatası olduğundan dolayı kaynaklanmıştır. Ara metal kanunu deneyimizde üçüncü bir metalin girmesi EMF yi değiştirmemiş olup, kanunumuzu ispatlamış bulunduk. Ara sıcaklık kanunda ise ilk iki deneyin EMF sonuçları toplamı üçüncü EMF sonucumuzu verdiğinden, bu kanunumuzu da ispatladık. Termositör ve platinium testlerinde cevap alma süremiz termositörde daha kısa olduğu için, termositörleri platiniuma göre daha çok tercih ederiz.