Газавы тэрмометр

Калі мы калібруем розныя тыпы тэрмометраў, напрыклад, ртутны тэрмометр і спіртавы тэрмометр, шкалы абодвух тэрмометраў будуць аднолькавымі толькі пры 0 ° C (або 32 ° F) і 100 ° C (або 212 ° F). Калі мы выкарыстоўваем абодва тэрмометры для вымярэння тэмпературы паветра, лічбы, якія паказваюць кожны тэрмометр, не абавязкова будуць аднолькавымі. Магчыма, што ртутны тэрмометр паказвае 48 ° C, а спіртавы — 46 ° C. Гэта звязана з тым, што хуткасць пашырэння ртуці і спірту розная. Аналагічна, і ў іншых тыпаў тэрмометраў, такіх як біметалічныя тэрмометры і г.д. Тэмпературная шкала, вызначаная такім чынам, вельмі залежыць ад уласцівасцей выкарыстаных матэрыялаў.

Паколькі тэмпературная шкала, усталяваная з дапамогай звычайнага тэрмометра, мае свае недахопы, нам патрэбен стандартны тэрмометр. Стандартны тэрмометр дазваляе нам усталяваць больш дакладную тэмпературную шкалу, не абапіраючыся на ўласцівасці матэрыялу.

Амаль ідэальным тэрмометрам з'яўляецца газавы тэрмометр пастаяннага аб'ёму . Прынцып працы газавага тэрмометра пастаяннага аб'ёму наступны: аб'ём газу падтрымліваецца пастаянным або нязменным. Па меры павышэння тэмпературы ціск газу таксама павялічваецца.

Газавы тэрмометр - 1Унутры труб 1 і 2 знаходзіцца ртуць. Аб'ём газу падтрымліваецца пастаянным шляхам падняцця або апускання трубы 2, каб узровень ртуці ў трубе 1 заўсёды быў на адзнацы. Калі тэмпература павышаецца, ціск газу ў трубцы таксама павялічваецца. Таму трубу 2 неабходна падняць вышэй, каб аб'ём газу заставаўся пастаянным. Ціск газу можна вызначыць, счытваючы вышыню ртутнага слупа (h) у трубе 2. Пры выкарыстанні ручнога метаду проста памятайце, што ртутны слуп вышынёй 760 мм = 1 атм (1 атмасфера) ціску. У складаных газавых тэрмометрах з пастаянным аб'ёмам ужо ёсць лічыльнік ціску. Ёмістасць, якая змяшчае газ, таксама сканструявана такім чынам, што газ заўсёды мае пастаянны аб'ём. Такім чынам, вымяраецца толькі змяненне ціску.

Каб калібраваць газавы тэрмометр пастаяннага аб'ёму, можна вымераць ціск газу пры дзвюх тэмпературах. Напрыклад, возьмем тэмпературу лёду і тэмпературу пара. Газавыя тэрмометры пастаяннага аб'ёму калібруюцца пры ціску 1 атм. Этапы каліброўкі тэрмометра наступныя.

Спачатку газавы балон змяшчаецца ў ёмістасць з лёдам і вадой. Аб'ём газу падтрымліваецца пастаянным, таму трубу 2 неабходна апусціць, каб узровень ртутнага слупка ў трубе 1 заставаўся ў кантрольнай кропцы. Калі аб'ём газу не змяніўся, запішыце вышыню ртутнага слупа (h) у трубе 2. Выкарыстоўвайце h для разліку ціску. Пры выкарыстанні складанага газавага тэрмометра пастаяннага аб'ёму балон, запоўнены газам, непасрэдна апускаецца ў ёмістасць з лёдам і вадой. Ужо ёсць манометр. Запішыце ціск газу (скажам, гэта ціск 1 або P1 ).

па-другое, Газавы балон устаўлены ў ёмістасць з вадой, якая награваецца. Каб падтрымліваць пастаянны аб'ём газу, трубу 2 падымаюць так, каб узровень ртутнага слупка ў трубе 1 заставаўся ў кропцы адліку. Калі аб'ём газу застаецца нязменным, запішыце вышыню вадзянога слупа. Шкала Кельвінартутны слупок (г) у трубе 2. Выкарыстоўвайце г для разліку ціску газу (скажам, гэта ціск 2 або P2)

Па-трэцяе , стварыце графік, які паказвае сувязь паміж ціскам і тэмпературай. Глядзіце прыклад ніжэй.

P1 — ціск газу пры тэмпературы лёду (0 ° C), а P2 — ціск газу пры тэмпературы пары (100 ° C). Правядзіце лінію, якая злучае кропку перасячэння P1 з 0 ° C і кропку перасячэння P2 са 100 ° C. Зыходзячы з графіка, хоць нам вядомы толькі ціск газу, тэмпературу таксама можна лёгка даведацца і нават прадказаць.

Шкала Кельвіна

Калі на графіку вышэй правесці касую лінію, якая перасякае вось T ° C, то пры ціску газу = 0 тэмпература газу будзе роўная -273,15 ° C. Магчыма, мы думаем, што тэмпература газу пры ціску 0 змяняецца ў залежнасці ад тыпу газу ў трубцы тэрмометра з пастаянным аб'ёмам. Зыходзячы з эксперыментаў, нават калі тып газу адрозніваецца, калі ціск газу становіцца роўным нулю, тэмпература заўсёды складае -273,15 ° C. Такім чынам, мы можам выкарыстоўваць гэтую тэмпературу ў якасці стандартнай тэмпературнай шкалы (таксама вядомай як тэмпература абсалютнага нуля). Гэтая тэмпература абсалютнага нуля вядомая як мянушка абсалютнай шкалы або шкала Кельвіна. Кельвін — гэта імя нябожчыка лорда Кельвіна (1824-1907), былога брытанскага фізіка.

Па гэтай шкале тэмпература выражаецца ў Кельвінах (К), а не ў градусах Кельвіна (oК). Інтэрвал паміж градусамі такі ж, як і на шкале Цэльсія, але нулявое значэнне зрушана да 0 К. Такім чынам, 0 К = -273,15 oC і 273,15 K = 0 oC. Тэмпературу ў шкале Цэльсія можна пераўтварыць у шкалу Кельвіна, дадаўшы 273,15. Аналагічна, тэмпературу ў шкале Кельвіна можна пераўтварыць у шкалу Цэльсія, адняўшы 273,15.
Т (К) = Т (oВ) + 273,15
Т (oC) = Т (К) – 273,15

Прыклад пытання 1.20 oC = ….K
Т(К) = Т(С) + 273
Т = 20 + 273
Т = 293 К

Прыклад пытання 2. 80 ° F = ….K

Прыклад пытанняў па пераўтварэнні тэмпературы - 3

Рэферэнцыі