Temperaturmessung

ISBN-13: 9783642811395 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 358 str.

F. Henning; H. Moser; U. Schley

Opis

Die erste beim Verlag Johann Ambrosius Barth in Leipzig im Jahre 1951 erschienene Auflage dieses Buches von Prof. Dr. F. HENNING war eine wesentlich iiberarbeitete und erganzte Neufassung eines ahnlichen Werkes des Autors, das bereits im Jahre 1915 unter nahezu dem gleichen Titel bei einem anderen Verlag erschienen war und damals als Standardwerk auf einem wichtigen Spezialgebiet der MeBtechnik galt. Der ersten Auflage von 1951 folgte 1952 ein Nachdruck und 1955 eine zweite, ver besserte Auflage. Kurz vor seinem Tode im Jahre 1958 au Berte Prof. Dr. F. HENNING mir gegeniiber als einem seiner jiingeren Mitarbeiter den Wunsch, daB sein Werk auch in Zukunft erhalten bleiben und gegebenenfalls unter Heranziehung weiterer Mit arbeiter der modernen Entwicklung angepaBt werden moge. Sein Wunsch wird mit dem Erscheinen der 3. Auflage in ehrendem Gedenken an den Verstorbenen und seine wissenschaftlichen Verdienste erfUllt. Die vorliegende Auflage stellt eine vollige Neubearbeitung dar, wobei jedoch ver sucht wurde, den bisherigen Charakter des Buches beizubehalten, der etwa gekenn zeichnet ist durch die Worte: Historie, Grundlagen der Temperaturmessung und besondere Beriicksichtigungder Verfahren hochster Prazision, darunter auch der jenigen der z. Z. geltenden Internationalen Praktischen Temperaturskala von 1968 (IPTS-68). *) Da mit zunehmender Prazision die MeBverfahren komplizierter werden, ist im allgemeinen auch eine umfangreichere Beschreibung solcher Verfahren not wendig. So machte z. B. die Ausdehnung der IPTS-68 nach tiefen Temperaturen eine eingehendere Beschreibung der Darstellung der dazu notwendigen Temperaturfix punkte erforderlich.

Spis treści

I. Allgemeine Grundlagen (MOSER).- A. Geschichtliches.- 1. Entstehung verschiedener Temperaturskalen.- 2. Internationale Temperaturskalen von 1927, 1948 und 1968.- 3. Festlegung der Temperatureinheit durch einen einzigen materiellen Fixpunkt.- B. Temperatur in der Thermodynamik.- 1. Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.- 2. Carnotscher Kreisprozeß.- 3. Zustandsgieichung des idealen Gases.- 4. Thermodynamik des Thermopaares.- 5. Magnetokalorischer Effekt.- 6. Strahlung in der Thermodynamik.- C. Temperatur in der Statistik.- 1. Thermodynamisches Gleichgewicht.- a) Entropie und Wahrscheinlichkeit.- b) Nachweis statistischer Schwankungen.- c) Temperaturmessung auf statistischer Grundlage.- d) Natürliche Grenze der Nachweisbarkeit kleiner Temperaturänderungen.- 2. Unvollständiges thermodynamisches Gleichgewicht.- D. Internationale Praktische Temperaturskala von 1968.- 1. Allgemeines, Grundlagen.- 2. Ausführungsvorschriften.- II. Gasthermometer (MOSER).- A. Grundlagen und Meßmethoden.- 1. Theoretische Grundlagen.- 2. Grundsätzliche Meßanordnung.- 3. Methode konstanten Volumens.- 4. Methoden konstanter Gefäßtemperatur und konstanten Drucks.- B. Gefäßmaterialien und Gasfüllungen.- C. Meßvorgang, Fehlerquellen und Korrektionen.- 1. Druck-und Volumenmessung.- 2. Abweichung vom idealen Gaszustand.- 3. Sonstige Fehlerquellen.- D. Spezielle Meßanordnungen.- III. Flüssigkeits- und Metallausdehnungsthermometer (MOSER).- A. Flüssigkeitsthermometer.- 1. Hauptformen und Werkstoffe.- 2. Spezielle Bauarten von Flüssigkeitsthermometern.- 3. Flüssigkeitsthermometer im praktischen Gebrauch, Fehlerquellen.- B. Metallausdehnungsthermometer.- C. Zeitverhalten von Thermometern (Anzeigeträgheit).- IV. Dampfdruckthermometer (THOMAS).- A. Allgemeine Bemerkungen und Anwendungsbereich.- B. Abhängigkeit des Dampdrucks von der Temperatur.- 1. Gleichung von Clausius-Clapeyron; Gleichungen für den Dampfdruck.- 2. Thermodynamische Dampfdruckgleichung.- 3. Dampfdruckbeziehungen für tiefsiedende Flüssigkeiten.- C. Dampfdruckthermometer für Präzisionsmessungen bei tiefen Temperaturen.- 1. Aufbau des Temperaturfühlers.- 2. Dampfdruckthermometermeßstand.- a) Druckmessung.- 3. Verwirklichung der Heliumtemperaturskalen.- D. Dampfdruckfederthermometer.- V. Widerstandsthermometer (MOSER).- A. Platinwiderstandsthermometer.- 1. Bedeutung und geschichtliche Entwicklung.- 2. Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur: Reinheit des Platins.- 3. Thermometerkonstruktionen.- 4. Alterung und Stabilität des Meßwiderstandes.- 5. Erwärmungsfehler, Eintauchtiefe.- B. Widerstandsthermometer mit Meßwiderständen aus anderen Werkstoffen.- 1. Reine Metalle.- 2. Legierungen.- 3. Halbleiter einschließlich Kohlenstoff.- C. Widerstandsmessung.- 1. Kompensationsverfahren.- 2. Brückenschaltungen.- 3. Quotienteninstrumente.- VI. Thermopaare (SCHLEY).- A. Allgemeines über thermoelektrische Temperaturmessungen.- B. Thermopaare der Praxis.- 1. Thermopaare für mittlere und höhere Temperaturen.- 2. Thermopaare für sehr hohe Temperaturen.- 3. Thermopaare für sehr tiefe Temperaturen.- C. Herstellung, Fehlerquellen und Kalibrierung.- 1. Einbau in Schutzrohre und elektrische Isolation.- 2. Störungen der Thermospannung.- 3. Kalibrierung und Reproduzierbarkeit.- D. Messung der Thermospannung.- VII. Optische Temperaturmeßverfahren für Festkörper.- A. Theoretische Grundlagen (Tingwaldt).- 1. Strahlungsgrößen.- a) Energetische Größen.- b) Photometrische Grundgrößen.- 2. Strahlung des schwarzen Körpers.- a) Kirchhoffsech Gesetze.- b) Wiensches Verschiebungsgesetz.- c) Plancksches Strahlungsgesetz.- d) Temperatur und Strahlung des schwarzen Körpers.- 3. Strahlung beliebiger Festkörper.- 4. Emissionsgrad und wahre Temperatur.- a) Fresnklsche Formeln.- b) Optische Konstanten.- c) Kramers-Kronig-Relation.- d) Hagen-Rubens-Beziehung.- 5. Wirksame Wellenlänge.- a) Anwendung auf schwarze Körper.- b) Wirksame Grenzwellenlänge.- c) Schwarze Temperaturen realer Strahler.- d) Rechenverfahren.- B. Geräte und Hilfsmittel der optischen Pyrometrie (SCHLEY).- 1. Schwarze Strahler.- 2. Nichtschwarze Strahler.- a) Wolframlampen.- b) Niederstromkohlebogen.- c) Andere Sekundärstrahler.- 3. Strahlungsempfänger.- a) Empfängerparameter.- b) Photoempfänger.- c) Thermische Empfänger.- d) Halbleiterinfrarotempfänger.- e) Auge.- 4. Optische Filter und Strahlungsschwächungen.- a) Optische Filter m.- b) Strahlungsschwächungen.- C. Optische Pyrometer (SCHLEY).- 1. Strahlungstransport durch optische Instrumente.- a) Pyrometer.- b) Spektralgeräte.- 2. Visuelle Pyrometer.- a) Glühfadenpyrometer.- b) Kreuzfaden-, Papierfaden- und Bildwandlerpyrometer.- c) Farbpyrometer.- d) Spezielle Pyrometerarten.- e) Kalibrierung visueller Pyrometer.- 3. Objektive Pyrometer.- a) Gesamtstrahlungspyrometer.- b) Strahldichtepyrometer.- c) Verhältnis- und Standardpyrometer.- 4. Fehlerquellen.- D. Messung wahrer Temperaturen (Schley).- 1. Bekannte Emissionsgrade.- 2. Polarisationsmethoden.- 3. Eigenemission.- 4. Spezielle Verfahren.- VIII. Optische Meßverfahren für heiße Gase und Plasmen (SCHLEY).- A. Theoretische Grundlagen.- 1. Strahlungsgrößen für Volumenstrahler.- 2. Zusammenhang zwischen Flächen- und Volumenstrahler.- 3. Kirchhoffsches Gesetz für Volumenstrahler.- 4. Thermische Ionisation und Dissoziation.- a) Saha-Eggert-Gleichung.- b) Partialdrücke und Ionisationsgrad.- c) Thermische Dissoziation.- 5. Linienstrahlung.- 6. Kontinuumsstrahlung.- B. Meßmethoden.- 1. Strahldichte-Absorptions-Messungen.- a) Meßanordnung.- b) Einfluß der Absorption.- c) Bichromatenmethode.- d) Strahldichteverdoppelung durch Spiegelung.- c) Pyrometrische Verfahren.- 2. Kontinuumsmessung.- 3. Methode der Linienumkehr.- 4. Linienmessungen.- 5. Normtemperaturen und Linienschwarzstrahlung.- 6. Linienprofile.- 7. Bandenspektren.- 8. Interferometrische Temperaturmessungen.- 9. Sonstige Meßverfahren für hohe Temperaturen.- IX. Sonstige Temperaturmeßverfahren.- A. Akustisches Thermometer (Thomas).- B. Rauschthermometer (Schley).- C. Magnetisches Thermometer (Thomas).- D. Kernresonanzthermometer (Schley).- E. Spezielle technische Meßverfahren (Schley).- 1. Quarzthermometer.- 2. Pneumatische und Druckthermometer.- 3. Pulsmethode.- 4. Oberflächentemperaturen.- 5. Temperaturfelder.- X. Temperaturfixpunkte (THOMAS).- A. Allgemeines.- 1. Schmelz- und Erstarrungsvorgang.- 2. Siede- und Sublimationsvorgang.- 3. Sonstige Temperaturfixpunkte.- B. Temperatur der Fixpunkte.- C. Verwirklichung der Temperaturfixpunkte.- 1. Fixpunkte tiefsiedender Flüssigkeiten.- a) Siedepunkt des Gleichgewichtswasserstoffs.- b) Tripelpunkt des Gleichgewichtswasserstoffs.- c) Siedepunkt des Sauerstoffs.- d) Tripelpunkt des Sauerstoffs.- e) Siede- und Tripelpunkt des Neons.- f) Tripelpunkt des Argons.- g) Sublimationspunkt des Kohlendioxids.- 2. Tripelpunkt des Wassers und Eispunkt.- a) Tripelpunkt des Wassers.- b) Erstarrungspunkt des Wassers (Eispunkt).- 3. Siedepunkte des Wassers, des Quecksilbers und des Schwefels.- a) Wassersiedepunkt.- b) Quecksilber-und Schwefelsiedepunkt.- 4. Metallerstarrungspunkte.- a) Zinn.- b) Zink.- c) Silber.- d) Gold.- e) Sonstige Erstarrungs- und Schmelzpunkte.- XI. Erzeugung tiefer und hoher Temperaturen, Thermostate.- A. Temperaturen unterhalb von 20 C (Thomas).- 1. Kryostate.- a) Kryostate mit tiefsiedenden Flüssigkeiten.- b) Heliumverdampferkryostate.- 2. Flüssigkeitsbäder im Temperaturbereich von etwa —180 °C bis 20 C.- a) Bäder mit gekühlten Flüssigkeiten; Kältethermostate.- b) Handelsübliche Kältethermostate.- 3. Kältemischungen.- 4. Verfahren zur Erzeugung von Temperaturen unterhalb von 1 K.- B. Flüssigkeitsbäder oberhalb von 20 °C (Thomas).- 1. Badflüssigkeiten.- 2. Temperaturregeleinrichtungen.- 3. Handelsübliche Flüssigkeitsthermostate.- C. Elektrisch beheizte Öfen (Schley).- D. Erzeugung von Plasmatemperaturen (Schley).