Ако калибрираме различни видове термометри, например живачен термометър и спиртен термометър, скалите на двата термометъра са еднакви само при 0 ° C (или 32 ° F) и 100 ° C (или 212 ° F). Ако използваме и двата термометъра за измерване на температурата на въздуха, числата, показвани от всеки термометър, не е задължително да са еднакви. Възможно е живачният термометър да показва 48 ° C, докато спиртният термометър да показва 46 ° C. Това е така, защото скоростта на разширение на живака и спирта е различна. Подобно е и при други видове термометри, като например биметални термометри и др. Температурната скала, определена по този начин, е много зависима от свойствата на използваните материали.
Тъй като температурната скала, установена с помощта на конвенционален термометър, има своите недостатъци, ни е необходим стандартен термометър. Стандартният термометър ни позволява да установим по-точна температурна скала, без да се налага да разчитаме на свойствата на материала.
Почти перфектен термометър е газовият термометър с постоянен обем . Принципът на действие на газовия термометър с постоянен обем е следният: Обемът на газа се поддържа постоянен или непроменен. С повишаване на температурата налягането на газа също се увеличава.
Вътре в тръби 1 и 2 има живак. Обемът на газа се поддържа постоянен чрез повдигане или спускане на тръба 2, така че нивото на живака в тръба 1 винаги да е на референтната маркировка. Ако температурата се повиши, налягането на газа в тръбата също се увеличава. Следователно, тръба 2 трябва да се повдигне по-високо, така че обемът на газа да остане постоянен. Налягането на газа може да се определи чрез отчитане на височината на живачния стълб (h) в тръба 2. Ако използвате ръчен метод, не забравяйте, че живачен стълб с височина 760 mm = 1 atm (1 атмосфера) налягане. В сложните газови термометри с постоянен обем вече има брояч на налягане. Съдът, съдържащ газа, също е проектиран така, че газът винаги да има постоянен обем. Така че това, което се измерва, е само промяната в налягането.
За да калибрираме газов термометър с постоянен обем, можем да измерим налягането на газа при две температури. Например, нека използваме температурите на точката на замръзване и точката на изпаряване. Газовите термометри с постоянен обем се калибрират при налягане от 1 атм. Стъпките за калибриране на термометър са следните.
Първо, газовата бутилка се поставя в контейнер, съдържащ лед и вода. Обемът на газа се поддържа постоянен, следователно тръба 2 трябва да се снижи, така че нивото на живака в тръба 1 да остане в референтната точка. Ако обемът на газа не се е променил, запишете височината на живачния стълб (h) в тръба 2. Използвайте h, за да изчислите налягането. Ако използвате сложен газов термометър с постоянен обем, пълната с газ бутилка се потапя директно в контейнера, съдържащ лед и вода. Вече има манометър. Запишете налягането на газа (да кажем, че това е налягане 1 или P1 ).
Кедуа, Газова бутилка се поставя в съд, съдържащ вода, която се нагрява. За да се поддържа постоянен обем на газа, тръба 2 се повдига, така че нивото на живака в тръба 1 да остане в референтната точка. Ако обемът на газа остане непроменен, запишете височината на водния стълб.
живак (h) в тръба 2. Използвайте h, за да изчислите налягането на газа (да кажем, че това е налягане 2 или P2)
Трето , създайте графика, която показва връзката между налягането и температурата. Вижте примера по-долу.
P1 е налягането на газа при температурата на ледената точка (0 ° C), а P2 е налягането на газа при температурата на парната точка (100 ° C). Начертайте линия, свързваща пресечната точка на P1 с 0 ° C и пресечната точка на P2 със 100 ° C. Като се обърнем към графиката, въпреки че знаем само налягането на газа, температурата също може лесно да бъде известна и дори предсказана.
скала на Келвин
Ако наклонената линия на графиката по-горе е начертана така, че да пресича оста T o C, тогава когато налягането на газа = 0, температурата на газа = -273,15 ° C. Може би си мислим, че температурата на газа при 0 налягане варира в зависимост от вида на газа в тръбата на газовия термометър с постоянен обем. Въз основа на експерименти, въпреки че видът на газа е различен, когато налягането на газа стане нула, температурата винаги е -273,15 ° C. По този начин можем да използваме тази температура като стандартна температурна скала (известна също като абсолютна нулева температура). Тази абсолютна нулева температура е известна като прякор абсолютна скала или скала на Келвин. Келвин е името на покойния лорд Келвин (1824-1907), бивш британски физик.
В тази скала температурата се изразява в Келвини (K), а не в градуси Келвин (oK). Интервалът между градусите е същият като в скалата на Целзий, но нулевата стойност е изместена до 0 K. Така че 0 K = -273,15 oC и 273,15 K = 0 oC. Температурата в скалата на Целзий може да се преобразува в скалата на Келвин чрез добавяне на 273,15. По същия начин, температурата в скалата на Келвин може да се преобразува в скалата на Целзий чрез изваждане на 273,15.
Т (К) = Т (oВ) + 273,15
T (oC) = Т (К) – 273,15
Примерен въпрос 1.20 oC = ….K
Т(К) = Т(С) + 273
Т = 20 + 273
Т = 293 К
Примерен въпрос 2. 80 ° F = ….K
