Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бурсиан Э.В. -> "Физические приборы" -> 23

Физические приборы - Бурсиан Э.В.

Бурсиан Э.В. Физические приборы — М.: Просвещение, 1984. — 271 c.
Скачать (прямая ссылка): fizicheskiepribori1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 >> Следующая


Не всегда достаточно знать давление смеси газов. Часто требуется измерить по отдельности, сколько какого газа в сосуде, т. е. парциальные давления. Такую

І.И

JU

Uil

яMB)

Рис. 53. Масс-спектрометр в роли газоанализатора (а): 1 — манометрическая лампа, 2— катод, 3 — анод,

4 — ускоряющие диафрагмы,

5 — область магнитного поля,

6 — коллектор, 7 — измерительный прибор; график зависимости силы тока от U или В (б).

53 задачу решают газоанализаторы. Они бывают разных систем, здесь мы рассмотрим наиболее распространенную — масс-спектрометриче-скую. В простейшем масс-спектрометре (рис. 53, а) в лампе 1 происходит ионизация газа вследствие столкновения электронов с молекулами. Часть ионов через отверстие в лампе попадает в электрическое поле, где ускоряется и формируется в узкий пучок. Скорость ионов можно найти из соотношения mv'42 = ell, где U — ускоряющее напряжение. Затем ионы попадают в магнитное поле, где движутся по дуге окружности. В соответствии со вторым законом Ньютона mv2IR = evB. Из этих двух соотношений радиус

R = — \[Щ = const • Vm, (20)

еВ V т

т. е. зависит от массы молекулы. При выходе из магнитного поля ионы определенной массы улавливаются коллектором. Сила тока пропорциональна числу этих ионов. Изменив В или U, можно направить в коллектор другие ионы и также узнать их число. Так получают спектр — график распределения числа ионов, а следовательно, и числа молекул N в газе от их массы (рис. 53, б).

§ 16. НАГРЕВАТЕЛИ И ХОЛОДИЛЬНИКИ

Электрическим нагревателем является участок цепи, где в результате большего, чем в подводящих проводах, сопротивления выделяется большее количество теплоты Q = i2Rt. Это может быть проволока с большим удельным сопротивлением (нихром и другие сплавы, слабо окисляющиеся в воздухе даже при высоких температурах). Нихром в воздухе может иметь температуру до 1100 °С, сплавы — до і 1200 XL. Для получения более высоких температур используют воль- ; фрам (до 2500 °С), но он легко окисляется, поэтому его следует помещать в защитную бескислородную, лучше восстановительную агмо- ] сферу (аргон, водород, пары спирта и т. д.). ]

Если необходимо нагрев объекта вести в воздухе, то нагреваемый ] объект отделяют от спирали газонепроницаемой огнеупорной стенкой (алунд — спеченный оксид алюминия). Но при этом температура в рабочем пространстве печи снижается.

Высокие температуры в воздухе выдерживают нагреватели в виде стержней, спеченных из смеси углерода и оксидов, например кремния (силитовые стержни, до 1400 °С), или нагреватели из дисилицида молибдена. На очень высокие температуры и также на окислительную среду рассчитаны стержни из оксида тория (IV), но они дороги и ра- ' диоактивны.

Мощность нагревателя при заданном напряжении питания тем больше, чем меньше его сопротивление (P = U2IR). Например, чем S короче спираль и чем толще проволока, тем больше мощность нагре- 1 вателя и тем больший ток он потребляет.

Температура в электрических печах легко регулируется с помощью автотрансформаторов или реостатов. В этом преимущество электрической печи перед другими. Для автоматической регулировки темпе

54 ратуры в печах используют контактные термометры, включающие и выключающие цепь, а также любые другие датчики температуры с электрическим выходом (см. термометры), которые через усилитель и исполняющий двигатель управляют автотрансформатором или реостатом (рис. 54).

Кроме электрических печей с металлическим или полупроводниковым нагревателем, применяют дуговые электропечи, где нагревателем служит газовый разряд, а также оптические печи (нагрев светом или инфракрасными лучами), топливные (нагрев за счет горения угля, нефти, бензина, бутана, водорода и т. д. в топке или горелке) и атомные (точнее, ядерные, ядерный реактор).

Аппаратура для получения низких температур и работы при этих температурах носит название криогенной техники. Рассмотрим работу компрессионного холодильника (в том числе бытового). Он состоит из замкнутого трубопровода, в который последовательно включены компрессор, радиатор, дроссель и морозильная камера (рис. 55, а). Система заполняется обычно фреоном (дифтордихлор-метан CF2Cl2) — жидкостью, которая при нормальном атмосферном давлении (100 кПа) кипит при температуре t a; —30° С, при давлении вдвое большем — при t a; —15 °С, а при давлении 800 кПа — при t та +30 0C. Компрессор сжимает газообразный фреон приблизительно до 800 кПа. При быстром, почти адиабатическом сжатии газ нагревается. Поступая затем в радиатор, он охлаждается воздухом почти до комнатной температуры и конденсируется. Образовавшаяся жидкость поступает в дроссель — переходит от очень узкого сечения трубопровода в широкое. Происходит адиабатическое расширение приблизительно до 200 кПа. Жидкость при этом испаряется, что приводит к понижению температуры. Холодный газ поступает в морозильную камеру и охлаждает находящиеся там объекты. При этом он нагревается. Нагретый фреон вновь поступает в компрессор. Энергетически процесс сводится к совершению работы А над рабочим веществом, в результате чего оно получает от морозильной камеры количество теплоты Q2 и отдает
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed