As ons verskillende tipes termometers kalibreer , byvoorbeeld 'n kwiktermometer en 'n alkoholtermometer, is die skale van beide termometers dieselfde slegs by 0 o C (of 32 o F) en 100 o C (of 212 o F). As ons beide termometers gebruik om lugtemperatuur te meet, sal die syfers wat deur elke termometer getoon word, nie noodwendig dieselfde wees nie. Dit kan wees dat die kwiktermometer 48 o C wys, terwyl die alkoholtermometer 46 o C wys. Dit is omdat die uitbreidingstempo van kwik en alkohol verskil. Net so met ander tipes termometers, soos bimetaaltermometers, ens. Die temperatuurskaal wat op hierdie manier bepaal word , is baie afhanklik van die eienskappe van die materiale wat gebruik word.
Omdat die temperatuurskaal wat met 'n konvensionele termometer vasgestel word, sy nadele het, benodig ons 'n standaardtermometer. 'n Standaardtermometer stel ons in staat om 'n meer akkurate temperatuurskaal vas te stel sonder om op die eienskappe van 'n materiaal staat te maak.
'n Byna perfekte termometer is die konstante-volume gastermometer . Die werkingsprinsipe van 'n konstante-volume gastermometer is soos volg: Die volume van die gas word konstant gehou, of onveranderd. Soos die temperatuur toeneem, neem die gasdruk ook toe.
Binne pype 1 en 2 is daar kwik. Die gasvolume word konstant gehou deur pyp 2 te verhoog of te verlaag sodat die kwikvlak in pyp 1 altyd by die verwysingsmerk is. As die temperatuur toeneem, neem die gasdruk in die buis ook toe. Daarom moet pyp 2 hoër verhoog word sodat die gasvolume konstant bly. Gasdruk kan bepaal word deur die hoogte van die kwikkolom (h) in pyp 2 te lees. As jy die handmatige metode gebruik, onthou net dat 'n kwikkolom van 760 mm hoog = 1 atm (1 atmosfeer) druk is. In gesofistikeerde konstante volume gastermometers is daar reeds 'n drukteller. Die houer wat die gas bevat, is ook so ontwerp dat die gas altyd 'n konstante volume het. Dus word slegs die verandering in druk gemeet.
Om 'n konstante-volume gastermometer te kalibreer, kan ons die gasdruk by twee temperature meet. Kom ons gebruik byvoorbeeld die yspunt- en damppunttemperature. Konstante-volume gastermometers word gekalibreer teen 'n druk van 1 atm. Die stappe om 'n termometer te kalibreer, is soos volg.
Eerstens word die gassilinder in 'n houer met ys en water geplaas. Die gasvolume word konstant gehou, daarom moet pyp 2 verlaag word sodat die kwikvlak in pyp 1 by die verwysingspunt bly. Indien die gasvolume nie verander het nie, teken die hoogte van die kwikkolom (h) in pyp 2 aan. Gebruik h om die druk te bereken. Indien 'n gesofistikeerde gastermometer met konstante volume gebruik word, word die silinder wat die gas bevat direk in die houer met ys en water gedompel. Daar is reeds 'n drukmeter. Teken die gasdruk aan (kom ons sê dit is druk 1 of P1 ).
Tweedens, 'n Gassilinder word in 'n houer geplaas wat water bevat wat verhit word. Om 'n konstante gasvolume te handhaaf, word pyp 2 opgelig sodat die kwikvlak in pyp 1 by die verwysingspunt bly. Indien die gasvolume onveranderd bly, teken die hoogte van die waterkolom aan.
kwik (h) in pyp 2. Gebruik h om die gasdruk te bereken (kom ons sê dit is druk 2 of P2)
Derdens , skep 'n grafiek wat die verband tussen druk en temperatuur aandui. Sien voorbeeld hieronder.
P1 is die gasdruk by die yspunttemperatuur (0 oC ) en P2 is die gasdruk by die damppunttemperatuur (100 oC ). Trek 'n lyn wat die snypunt van P1 met 0 oC en die snypunt van P2 met 100 oC verbind . Deur na die grafiek te verwys , alhoewel ons slegs die gasdruk ken, kan die temperatuur ook maklik geken en selfs voorspel word.
Kelvin-skaal
As die skuins lyn op die grafiek hierbo getrek word om die T o C-as te sny, dan wanneer die gasdruk = 0, is die gastemperatuur = -273,15 o C. Miskien dink ons dat die gastemperatuur by 0 druk wissel, afhangende van die tipe gas in die konstante volume gastermometerbuis. Gebaseer op eksperimente, alhoewel die tipe gas verskil, wanneer die gasdruk nul word, is die temperatuur altyd -273,15 o C. Dus kan ons hierdie temperatuur as 'n standaard temperatuurskaal gebruik (ook bekend as absolute nul temperatuur). Hierdie absolute nul temperatuur staan bekend as die absolute skaal bynaam of Kelvin-skaal. Kelvin is die naam van wyle Lord Kelvin (1824-1907), 'n voormalige Britse fisikus.
Op hierdie skaal word temperatuur uitgedruk in Kelvin (K), nie grade Kelvin (oK). Die interval tussen grade is dieselfde as op die Celsius-skaal, maar die nulwaarde word na 0 K verskuif. Dus 0 K = -273,15 oC en 273,15 K = 0 oC. Temperatuur in Celsius-skaal kan na Kelvin-skaal omgeskakel word deur 273,15 by te tel. Net so kan temperatuur in Kelvin-skaal na Celsius-skaal omgeskakel word deur 273,15 af te trek.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Voorbeeldvraag 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K
Voorbeeldvraag 2. 80 o F = …. K
