Ein interessantes Rätsel über Thermoelemente – Diskussionen sind willkommen
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Mit anderen Worten: Nach den grundlegenden Gesetzen ist die Stelle der Verbindung zwischen den Elektroden des Thermoelements der eigentliche Punkt, an dem eine genaue Temperaturmessung möglich ist. Unter der Annahme, dass alle Bedingungen ideal sind – wie bei den beiden in der Abbildung dargestellten Thermoelementen –, welche Unterschiede gibt es dann bei der Temperaturmessung?
Zuerst habe ich mir das Sofa selbst genommen, ich sage das nur so. Der Thermoelement auf der linken Seite hat die übliche Form, das auf der rechten Seite ist spiralförmig gedreht. Annahme 1: Wenn die spiralförmigen Bereiche nicht miteinander verbunden sind, stimmt dann die Temperaturmessung mit dem Bild links überein? ； Annahme 2: Wenn sich die spiralförmigen Bereiche berühren, sollte der Temperaturmesspunkt theoretisch nach unten wandern ； Annahme 3: Wenn die spiralförmige Zone nicht kurzgeschlossen ist, aber nach Erhitzung auf einen bestimmten Grad teilweise aufgrund von Wärmeausdehnung kurzgeschlossen wird, verschiebt sich dann auch der Temperaturmesspunkt nach unten? Kann man davon ausgehen, dass es interessante Phänomene gibt – zum Beispiel, dass die Temperatur im oberen Bereich höher ist und in den gewundenen Bereichen niedriger? Steigt die Temperatur also mal an und mal wieder ab?
Die Temperaturmessung mit Thermoelementen erfolgt dadurch, dass die Materialien an den Messenden des Thermoelements bei unterschiedlichen Temperaturen eine unterschiedliche Elektrizitätsspannung erzeugen. Die Materialien an den Messenden sind nur ein kleiner Teil des gesamten Thermoelements – in der Regel handelt es sich dabei um wertvolle Metalle. Auf dem Bild dahinten: Wenn die Leitungen miteinander verbunden sind, bedeutet das, dass der Thermoelement versagt hat
Vielleicht habe ich es nicht klar genug beschrieben: Es handelt sich nicht um einen Kurzschluss der Leitungen, sondern in der Zeichnung sind ausschließlich Thermoelementdrahte zu sehen – beispielsweise alle vom Typ K oder S.
Die von dem Threadersteller gestellte Frage ist wirklich gut, aber das Problem mit den Thermoelementen ist tatsächlich für Laien völlig unverständlich!
Üblicherweise werden die Drahtelemente von Edelmetall-Thermoelementen mit den beiden von dem Autor erwähnten Methoden zur Herstellung der Schaltstelle („hot junction“) hergestellt – nämlich im R/S/B-Format. Bei Platin-Rhodium-Thermoelementen wird in der Regel die erste Verbindungsmethode verwendet. Der Grund dafür ist vermutlich, dass die Platin-Rhodium-Drahte recht weich sind, wodurch die kleinen Schaltstellen über einen längeren Zeitraum hinweg unbeschädigt bleiben können； Wolfram-Rhenium-Thermoelementdraht für höhere Temperaturen ist relativ hart; es wird nur ein kleiner Knoten verschweißt. Bei extrem hohen Temperaturen (1700 °C) kann dieser Draht reißen, wodurch kein Schaltkreis mehr entstehen kann. Deshalb muss der Wolfram-Rhenium-Draht in der Nähe des Thermoelementknotens noch einmal umwickelt werden, um die Lebensdauer zu verlängern. Hier sind einige Fotos, die man normalerweise nicht zu sehen bekommt:
Manchmal reißt der Elektrodenkabel ab. Hat man keinen Ersatz-Elektrodenkabel zur Hand, kann man einfach die Enden des Kabels zu einer Schlaufe verdrehen – dadurch wird die Temperaturmessung keineswegs beeinträchtigt.
Zwei Bedingungen sind erforderlich, damit ein Thermoelement Temperatur erzeugt: ein Temperaturgradient sowie zwei Metalle unterschiedlicher Materialien. Alles andere spielt keine Rolle – auch wenn hundert Knoten gemacht werden, bleibt die Temperatur gleich.