Um mittels eines Thermoelements Temperaturen zu messen, müssen die sogenannten Thermokräfte der verwendeten unterschiedlichen Materialien (meist Metalle) bekannt sein. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen Die Thermospannung eines Thermoelementes ergibt sich aus der Temperaturdifferenz und der Differenz der Thermokräfte der beiden verwendeten Materialien. Die Thermokraft ist eine Materialkonstante. Die Thermokräfte der Werkstoffe werden als sogenannter k-Wert relativ zu Platin für eine Temperaturdifferenz von 100 Kelvin angegeben. Präzise Temperaturmessung mit Thermoelementen des Typs K. Diese k-Werte der Materialien lassen sich in eine sogenannte Thermoelektrische Spannungsreihe einreihen: Metall k / (mV/100K) Konstantan -3, 2 Nickel -1, 9 Platin 0, 0 per Def. Wolfram 0, 7 Kupfer 0, 7 Eisen 1, 9 Nickelchrom 2, 2 Silizium 45 Die Thermospannung eines Thermoelementes ist weitgehend linear von der Temperatur abhängig. Sie ergibt sicht zu: mit k a, k b - k-Werte der beiden Metalle "a" und "b" und T 1, T 2 - Temperaturen der beiden Verbindungsstellen der Materialien.
Um an einem Thermoelement Temperaturen zu messen, müssen die für die elektrischen Thermospannungen ursächlichen Thermokräfte der verwendeten unterschiedlichen Materialien, meist sind dies Metalle oder Legierungen, bekannt sein. Die bei einer gegebenen Temperaturdifferenz erzielbare Thermospannung eines Thermoelementes ist umso größer, je größer der Abstand der Metalle in der thermoelektrischen Spannungsreihe ist. Pt100-Rechner. Die Thermospannung eines Thermoelementes ergibt sich aus der Temperaturdifferenz und der Differenz der Thermokräfte der beiden verwendeten Materialien. Die Thermokraft ist eine temperaturabhängige Materialkonstante. Die Thermospannungen der Werkstoffe werden in erster Näherung als Proportionalitätsfaktor gegenüber einem Referenzmaterial angegeben. Als konstanter Faktor wird dabei vorausgesetzt, dass nur eine geringe und in praktischen Anwendungen vernachlässigbare Abhängigkeit des Proportionalitätsfaktors von der absoluten Temperatur vorliegt, was bei bestimmten Materialien und eingeschränkten Temperaturbereichen gewährleistet ist.
Diese dann als Proportionalitätskonstante bezeichneter Faktor mit der Dimension mV/K wird als Thermoempfindlichkeit, k-Wert oder k-Faktor bezeichnet. [1] In der thermoelektrischen Spannungsreihe werden sie analog zur elektrischen Spannungsreihe relativ zu Platin, bezogen auf eine Temperaturdifferenz von 100 Kelvin, angegeben. Diese k-Werte der Materialien gelten für die Normaltemperatur von 273 K (0 °C). Thermoelement umrechnung spannung in temperatur forme et bien. Werkstoff α in µV/K bei 273 K [2] Bismut −72 Konstantan −35 Nickel −15 Kalium −9, 0 Natrium −2, 0 Platin 0 Quecksilber 0, 6 Kohlenstoff 3 Aluminium 3, 5 Blei 4, 0 Rhodium 6 Kupfer 6, 5 Gold Silber Cadmium 7, 5 Eisen 19 Nichrome 25 Antimon 47 Germanium 300 Silizium 440 Tellur 500 Selen 900 Nichtlineare Thermospannungen bei niedrigen Temperaturen Die Thermospannungen konkreter Thermoelemente sind über bestimmte Bereiche der Absoluttemperatur zwar oft nahezu linear von der Temperatur abhängig, für andere Bereiche treten jedoch teilweise starke Abweichungen auf. So beträgt der Wert von NiCr/Ni-Thermoelementen (Typ K) im Bereich von 0 bis 800 °C 4…4, 26 mV/100 K, fällt jedoch hin zu niedrigeren Temperaturen stark ab und beträgt bei −250 °C nur noch 1 mV/100 K wie im nebenstehenden Diagramm der in der Farbe rosa gezeichneten Verlauf dargestellt.
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