题目
在炼钢厂中,有时直接将廉价热电极(易耗品,例如镍铬、镍硅热偶丝,时间稍长即熔化)插入钢水中测量钢水温度,如图所示。试说明测量钢水温度的基本原理?为什么不必将工作端焊在一起?要满足哪些条件才不影响测量精度?采用上述方法是利用了热电偶的什么定律?如果被测物不是钢水,而是熔化的塑料行吗?为什么? 1一钢水包;-|||-2-钢熔融体;3-|||-?-|||-知-|||-4-|||-一热电极A、-|||-B4、7-补偿导
在炼钢厂中,有时直接将廉价热电极(易耗品,例如镍铬、镍硅热偶丝,时间稍长即熔化)插入钢水中测量钢水温度,如图所示。试说明测量钢水温度的基本原理?为什么不必将工作端焊在一起?要满足哪些条件才不影响测量精度?采用上述方法是利用了热电偶的什么定律?如果被测物不是钢水,而是熔化的塑料行吗?为什么? 
题目解答
答案
测量钢水温度的基本原理是利用了热电效应;因为钢水是导体,又处在同一个温度下,把钢水看作是第三导体接入,利用了热电偶的导体接入定律;如果被测物不是钢水,而是熔化的塑料不行,因为,塑料不导电,不能形成热电势。
解析
考查要点:本题主要考查热电偶的工作原理及其应用条件,重点理解热电效应和中间温度定律(导体接入定律)的实际应用。
解题核心思路:
- 基本原理:热电偶通过两种不同金属在温度差下产生的热电势来测温,需明确钢水在此作为第三导体的作用。
- 工作端无需焊接:利用钢水的导电性形成闭合回路,避免传统焊接方式的局限。
- 测量条件:需保证参考端温度一致,且被测物必须导电。
- 定律应用:通过中间温度定律允许第三导体的接入,简化测量结构。
- 熔化塑料不可行原因:非导体无法形成热电势。
测量钢水温度的基本原理
热电偶的工作基于热电效应:两种不同金属(热电极A、B)在温度差下产生电动势。本题中,钢水作为导体,与热电极接触,等效于将钢水视为第三导体,通过中间温度定律,无需焊接热电极工作端,直接利用钢水的导电性形成回路。
无需焊接工作端的原因
钢水是导体,且处于同一温度场中,可直接与热电极接触形成闭合回路。避免了传统焊接方式中热电极易熔化的缺陷,延长了热电偶的使用寿命。
测量精度的条件
- 参考端温度相同:补偿导线需保证冷端温度一致。
- 钢水导电性稳定:钢水必须是良导体,且电阻随温度变化可忽略。
- 热电极性能稳定:材料在高温下保持化学稳定性,避免快速损坏。
使用的定律
中间温度定律(导体接入定律):允许在回路中接入第三导体(钢水),只要参考端温度相同,不会影响测量结果。
熔化塑料不可行的原因
熔化塑料是绝缘体,无法形成热电势,导致回路无法闭合,因此无法通过此方法测量温度。