Словарь (стр. 17 )

демонстрации Т. э. заключается в на­греве излучением трубки, набитой мелким чёрным порошком и опущенной одним концом в сверхтекучий гелий. При освещении порошок быстро нагре­вается, и из-за возникающей разности давлений в сосуде и вне его жидкий ге­лий фонтаном выбрасывается из верх­него конца капилляра (рис., б). В рам­ках двухжидкостной модели сверхте­кучего гелия Т. э. можно объяснить как выравнивание концентраций сверхтекучей компоненты, свободно проте­кающей через щель в направлении на­гретой части жидкости. В то же время поток норм. компоненты в обратном направлении невозможен из-за дейст­вия сил вязкости (см. Гелий жидкий). Для разности давлений в Т. э. термо­динамически получено соотношение Δp/ΔT=ρS, где ρ — плотность, S — энтропия жидкого гелия.

Обратный эффект — охлаждение сверхтекучего гелия при продавливании его через узкие щели или капил­ляры — наз. механокалорическим эф­фектом.

• См. лит. при ст. Сверхтекучесть.

И.  П.  Крылов.

ТЕРМОПАРА, датчик темп-ры, со­стоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводя­щих элементов (обычно из металлич. проводников, реже из ПП). основано на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические явления). Если контакты (обычно спаи) проводящих элементов, образующих Т. (их часто наз. термоэлектродами), находятся при разных темп-рах, то в цепи Т. воз­никает эдс (термоэдс), величина к-рой однозначно определяется темп-рой го­рячего и холодного контактов и приро-

755

дой материалов, применённых в кач-ве термоэлектродов.

из металлич. проводников обычно лежит в пределах 5—60 мкВ/К. из ПП может быть на порядок выше. Точность определения темп-ры с помощью Т. составляет, как правило, неск. К, а у нек-рых Т. достигает -0,01 К.

Т. используются в самых разл. диа­пазонах темп-ры (от неск. К до при­мерно 2800 К). Применяются в уст­ройствах для измерения темп-ры (см. Термометрия) и разл. автоматизир. системах управления и контроля. В со­четании с электроизмерит. приборами (милливольтметром, потенциометром и т. п.) Т. образует термоэлектрич. тер­мометр.

• , Столя­рова Н. И., Измерение температур, М., 1970. 

.

ТЕРМОСТАТ (от греч. therme — тепло и statos — стоящий, неподвижный), прибор для поддержания пост. темп-ры. Представляет собой сосуд (ме­таллич., стеклянный и др.), тщательно защищённый тепловой изоляцией от влияния окружающей среды. Постоян­ство темп-ры в Т. обеспечивается либо терморегуляторами, либо осуществле­нием фазового перехода (таяния льда, кипения воды, затвердевания эвтекти­ки и т. п.), происходящего при определ. темп-ре. В условиях, когда перепад между темп-рой окружающей среды и темп-рой в Т. невелик (диапазон ср. темп-р), постоянной поддерживается темп-ра рабочего в-ва (газа, жидкости), заполняющего Т. Тело, св-ва к-рого исследуются при заданной темп-ре, находится в тепловом контакте с рабо­чим в-вом и имеет его темп-ру. Т., за­полняемые рабочим в-вом, обычно снабжены малоинерционным нагрева­телем (холодильником), автоматич. терморегулятором, устройством для энергичного перемешивания рабочего в-ва с целью быстрого выравнивания темп-ры в Т. К жидкостным Т. такого типа относятся: спиртовой (с диапазо­ном от -60 до +10°С), водяной (10— 95°С), масляный (100—300°С), солевой или селитровый (300—500°С). в этих диапазонах темп-р применя­ются реже из-за трудности осуществить в них хороший тепловой контакт с ис­следуемым телом.

В Т. для высоких и низких темп-р обеспечивается малый теплообмен с окружающей средой. Для этого при­меняют высокий вакуум, экраны, за­щищающие от теплообмена излуче­нием. и др. методы.

При высоких темп-рах (300—1200°С) роль Т. часто играют электропечи с терморегулятором и массивным ме­таллич. блоком, в к-рый помещают ис­следуемое тело. Т. для поддержания низких темп-р наз. к р и о с т а т о м. В термодинамике Т. часто наз. систе­му, обладающую столь большой тепло-

ёмкостью, что подводимые к ней кол-ва теплоты не изменяют её темп-ры.

• См. лит. при ст. Калориметрия.

ТЕРМОСТАТИКА, то же, что термо­динамика равновесных (квазиста­тических) процессов.

ТЕРМОУПРУГОСТЬ, раздел механики деформируемого тв. тела, в к-ром изучаются зависимости между напря­жениями, деформациями и темп-рой и разрабатываются матем. методы рас­чёта температурных напряжений и деформаций, к-рые существенны для рационального проектирования машин и конструкций, работающих в слож­ных температурных режимах.

В пределах сохранения упругости материала компоненты тензора напря­жений (см. Напряжение механическое), тензора деформации (см. Деформация механическая) и темп-ра связаны ли­нейными соотношениями:

где λ и μ постоянные Ламе (см. Модули упругости), а — коэфф. линейного теплового расширения, Т — разность между текущим значением темп-ры и темп-рой ненапряжённого состояния. С использованием соотношений (*) матем. задачи Т. формулируются ана­логично задачам упругости теории. • Уэйнер Дж., Тео­рия температурных напряжений, пер. с англ., М., 1964; , Курс теории упругости, 2 изд., М.— Л., 1947. 

.

ТЕРМОЭДС, электродвижущая сила о, возникающая в электрич. цепи, состоящей из неск. разнородных про­водников, контакты между к-рыми имеют разл. темп-ру (Зеебека эф­фект). Если электрич. цепь состоит из двух разл. проводников, она наз. термоэлементом или тер­мопарой. зависит только от темп-р горячего T1 и холод­ного Т2 контактов и от материалов проводников. В небольшом интервале темп-р (0—100°С) о=α(T1-T2). Ко­эфф. α наз. коэфф. Зеебека (термо­электрич. способностью пары, т е р м о с и л о й,  к о э ф ф и ц и е н т о м  т е р м о э д с или у д е л ь н о й  т е р м о э д с), зависит от материала проводников и интервала темп-р (табл.).

Цифры, приведённые в таблице, ус­ловны, т. к. Т. чувствительна к мик­роскопич. кол-вам примесей, к ориен­тации крист. зёрен. Т. может возник­нуть в цепи, состоящей и из одного материала, если его разные участки подвергались разл. технол. операци­ям. Она не меняется при последоват. включении в цепь любого кол-ва др. материалов, если появляющиеся при этом дополнит. места контактов под­держивают при одной и той же темп-ре.

ЗНАЧЕНИЯ α ДЛЯ НЕК-РЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К Pb.

Знак «+» указывает, что ток течёт от Pb к данному металлу через более нагретый спай, а знак «-» — через холодный спай.

Если вдоль проводника существует градиент темп-р, то эл-ны на горячем конце приобретают более высокие энер­гии и скорости. В полупроводниках, кроме того, концентрация эл-нов рас­тёт с темп-рой. В результате возникает поток эл-нов от горячего конца к хо­лодному, на холодном конце накапли­вается отрицат. заряд, а на горячем. остаётся нескомпенсированный поло­жит. заряд. Накопление заряда про­должается до тех пор, пока возникшая разность потенциалов не вызовет рав­ный обратный поток эл-нов. Алгебр. сумма таких разностей потенциалов в цепи создаёт одну из составляющих Т., к-рую наз. объёмной. Др. составляющие Т. связаны с темпера­турной зависимостью контактной раз­ности потенциалов и с эффектом увле­чения эл-нов фононами (см. Увлечения эффект). Т. к. число фононов, движу­щихся от горячего конца к холодно­му, больше, чем движущихся навстре­чу, то в результате увлечения ими эл-нов на холодном конце накаплива­ется отрицат. заряд. Эта составляющая Т. при низких темп-рах может быть в десятки и сотни раз больше других. В магнетиках играет роль также увлечение эл-нов магнонами.

Т. металлов очень мала. Сравни­тельно больше Т. в полуметаллах и их сплавах, а также в нек-рых переход­ных металлах и их сплавах (напр., в сплавах Pb с Ag Т. достигает 86 мкВ/К). Т. велика из-за того, что ср. энергия эл-нов в потоке сильно отли­чается от энергии Ферми. Иногда быст­рые эл-ны обладают меньшей диффуз. способностью, чем медленные, и Т. меняет знак. Величина и знак Т. зави­сят также от формы ферми-поверхно­сти, разл. участки к-рой могут давать в Т. вклады противоположного знака. металлов иногда меняется на противоположный при низких темп-рах. В дырочных ПП на холодном кон­такте скапливаются дырки, а на горя­чем остаётся нескомпенсированный от­рицат. заряд (если аномальный меха­низм рассеяния или эффект увлечения не приводят к перемене знака Т.).

756

В термоэлементе, состоящем из ды­рочного и электронного ПП, Т. скла­дываются. В ПП со смешанной прово­димостью К холодному контакту диф­фундируют и эл-ны и дырки, и их за­ряды взаимно компенсируются. Если концентрации и подвижности эл-нов и дырок равны, то Т. равна нулю.

•  См.  лит.  при  ст.  Термоэлектрические явления. 

Л.  С.  Стильбанс.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕ­НИЯ,  совокупность  физ.  явлений, обусловленных  взаимосвязью  между тепловыми и электрич. процессами в тв. проводниках. К Т. я. относятся Зеебека эффект,  Пельтье  эффект  и  Томсона эффект.  Причина  Т. я.— нарушение теплового  равновесия в  потоке носи­телей  тока.