Физико-химические и термодинамические основы термометрии

16-я Международная научно-техническая конференция молодых ученых и студентов 156 УДК 541 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМЕТРИИ Студент гр. 11304121 Потонейко А. В. Кандидат техн. наук, доцент Колонтаева Т. В. Белорусский национальный технический университет, Минск, Беларусь Цель работы заключается в ознакомлении с основами термометрии в термодинамике. В работе проведен обзор литературных источников в области измерения температур различ- ного диапазона. В обзоре литературы подробно изучены температурные шкалы, история разви- тия науки термометрии. Особое внимание уделено термодинамическим основам термометрии. Термометрия – раздел технической физики, который изучает методы и средства измерения температуры, теоретические основы построения термодинамических шкал и разработку методов воспроизведения температурных шкал. Методы измерения температуры различают по термометрическим свойствам и используемым веществам. Термометрическое свойство связано с температурой таким образом, что выбранное свойство для термометрического вещества должно хорошо воспроизводиться и изменяться с из- менением температуры. Температура вещ ества постоянно меняется при его охлаждении или нагревании и в момент фазового перехода в неком интервале температуры наступает постоян- ство. Это связано с поглощением или выделением теплоты при изменении фазового состояния. После введения Международной системы единиц (СИ) наиболее распространены две шкалы- термодинамическую (К) и международную практическую (°С). При термометрических измере- ниях используют шкалу Цельсия, удобно тем, что за нулевую точку считают температуру плав- ления льда, а за 100 °С температуру кипения воды (рис. 1). Рис. 1. Температурные шкалы, соотношения между единицами температуры в К, °С, °F и °R Выбор метода измерения основывается на требуемой точности и продолжительности измере- ния, необходимости регистрации и регулирования температуры. Различают контактные и бес- контактные методы измерений температуры. При контактном методе средство измерения сопри- касается с объектом измерения и метод реализуется с помощью термометров. Бесконтактные ме- тоды основаны на взаимосвязи разных свойств и температуры. Низкие температуры, в диапазоне до 1 К, измеряют методом газовой термометрии. Метод основан на связи термодинамической температуры и значением скорости звука в газе. Также существуют шумовой, акустический га- зовый метод термометрии и спектральная радиометрия. Принцип работы термопары основан на термоэлектрическом эффекте, или эффекте Зеебека. Если соединить два термоэлектрода, чтобы образовалась замкнутая электрическая цепь, то ток будет протекать по этой цепи только в случае поддержании различной температуры в месте кон- такта веществ. Если ток передается от горячего спая к холодному, то термоэлектрод положитель- ный, от холодного к горячему – отрицательный (рис. 2). Секция 3. Микро- и нанотехника 157 Рис. 2. Принцип действия термопары Литература 1. Блохин, А. В.Экспериментальные методы физической химии. Основы термохимии / А. В. Блохин. – БГУ, 2006. УДК 541 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ Студент гр. 11310121 Пытченко С. С. Кандидат техн. наук, доцент Колонтаева Т. В. Белорусский национальный технический университет, Минск, Беларусь Целью данной научной работы является изучение физико -химических основ мембранных процессов. В работе провед ен критический анализ обзора литературных источников в области изучения мембранных процессов. Подробно изучены принципы действия мембран. Мембраны представляют собой полупроницаемый барьер. Основной принцип мембранной технологии – организация и осуществление процесса разделения веществ через полупроницае- мую перегородку (мембрану) [1]. Разделяемую см есь пропускают через мембрану с одной сто- роны. Через мембрану проходит пермеат (фильтрат), который обогащ ен определенным компо- нентом смеси. Смесь, которая не прошла, называется ретант (рис. 1). Рис. 1. Схема организации потоков в мембранных процессах Мембранные процессы – это процессы разделения жидкостей или газов путем полупроница- емых перегородок (мембран) [2]. К основным мембранным процессам относятся: – ультрафильтрация – процесс очистки жидкости. Раствор под воздействием определ енного давления проходит через фильтр, который может пропускать только определенные компоненты. Ультрафильтрацию чаще всего применяют для очищения воды, сохраняя ее минеральный состав; – обратный осмос – процесс, в котором под действием давления раствор проходит через мем- брану из более концентрированного в менее концентрированное состояние, т. е. в противопо- ложном (обратном) направлении в сравнении с осмосом (рис. 2). Возникает, когда давление жид- кости превышает осмотическое; Рис. 2. Осмос Мембрана Ретант Смесь Пермеат Осмотическое давление Раствор с высокой концентрацией Раствор с низкой концентрацией Направление потока воды Полупроницаемая мембрана