Plinski termometar

Ako kalibriramo različite vrste termometara, na primjer živin termometar i alkoholni termometar, skale oba termometra su iste samo na 0 ° C (ili 32 ° F) i 100 ° C (ili 212 ° F). Ako koristimo oba termometra za mjerenje temperature zraka, brojke koje pokazuje svaki termometar neće nužno biti iste. Moguće je da živin termometar pokazuje 48 ° C, dok alkoholni termometar pokazuje 46 ° C. To je zato što je brzina širenja žive i alkohola različita. Slično je i s drugim vrstama termometara, kao što su bimetalni termometri itd. Temperaturna skala određena na ovaj način uveliko ovisi o svojstvima korištenih materijala.

Budući da temperaturna skala utvrđena konvencionalnim termometrom ima svoje nedostatke, potreban nam je standardni termometar. Standardni termometar nam omogućava da uspostavimo precizniju temperaturnu skalu bez potrebe da se oslanjamo na svojstva materijala.

Gotovo savršen termometar je plinski termometar konstantne zapremine . Princip rada plinskog termometra konstantne zapremine je sljedeći: Zapremina plina se održava konstantnom ili nepromijenjenom. Kako se temperatura povećava, povećava se i pritisak plina.

Plinski termometar - 1Unutar cijevi 1 i 2 nalazi se živa. Volumen plina se održava konstantnim podizanjem ili spuštanjem cijevi 2 tako da je nivo žive u cijevi 1 uvijek na referentnoj oznaci. Ako se temperatura poveća, povećava se i pritisak plina u cijevi. Stoga se cijev 2 mora podići više kako bi volumen plina ostao konstantan. Pritisak plina može se odrediti očitavanjem visine stupca žive (h) u cijevi 2. Ako koristite ručnu metodu, samo zapamtite da stupac žive visok 760 mm = 1 atm (1 atmosfera) pritiska. U sofisticiranim plinskim termometrima s konstantnom zapreminom već postoji brojač pritiska. Posuda koja sadrži plin također je dizajnirana tako da plin uvijek ima konstantnu zapreminu. Dakle, ono što se mjeri je samo promjena pritiska.

Za kalibraciju plinskog termometra konstantne zapremine, možemo mjeriti pritisak plina na dvije temperature. Na primjer, koristimo temperature tačke ledenja i tačke isparavanja. Plinski termometri konstantne zapremine kalibriraju se na pritisku od 1 atm. Koraci za kalibraciju termometra su sljedeći.

Prvo, plinska boca se stavlja u posudu koja sadrži led i vodu. Volumen plina se održava konstantnim, stoga se cijev 2 mora spustiti tako da nivo žive u cijevi 1 ostane na referentnoj tački. Ako se volumen plina nije promijenio, zabilježite visinu stupca žive (h) u cijevi 2. Koristite h za izračunavanje pritiska. Ako se koristi sofisticirani plinski termometar konstantne zapremine, plinska boca je direktno uronjena u posudu koja sadrži led i vodu. Već postoji manometar. Zabilježite pritisak plina (recimo da je ovo pritisak 1 ili P1 ).

drugo, Plinska boca se ubacuje u posudu koja sadrži vodu koja se zagrijava. Da bi se održao konstantan volumen plina, cijev 2 se podiže tako da nivo žive u cijevi 1 ostane na referentnoj tački. Ako volumen plina ostane nepromijenjen, zabilježite visinu vodenog stupca. Kelvinova skalaživa (h) u cijevi 2. Koristite h za izračunavanje pritiska gasa (recimo da je ovo pritisak 2 ili P2)

Treće , napravite grafikon koji prikazuje odnos između pritiska i temperature. Pogledajte primjer ispod.

P1 je pritisak gasa na temperaturi tačke leda (0 ° C), a P2 je pritisak gasa na temperaturi tačke pare (100 ° C). Nacrtajte liniju koja spaja presjek P1 sa 0 ° C i presjek P2 sa 100 ° C . Pozivajući se na grafikon, iako znamo samo pritisak gasa, lako se može znati, pa čak i predvidjeti, i temperatura.

Kelvinova skala

Ako se kosa linija na gornjem grafiku povuče tako da siječe osu T o C, tada kada je pritisak gasa = 0, temperatura gasa = -273,15 ° C. Možda mislimo da temperatura gasa pri pritisku 0 varira, ovisno o vrsti gasa u cijevi termometra konstantne zapremine. Na osnovu eksperimenata, iako je vrsta gasa različita, kada pritisak gasa postane nula, temperatura je uvijek -273,15 ° C. Stoga, ovu temperaturu možemo koristiti kao standardnu ​​temperaturnu skalu (poznatu i kao temperatura apsolutne nule). Ova temperatura apsolutne nule poznata je kao nadimak apsolutne skale ili Kelvinova skala. Kelvin je ime pokojnog Lorda Kelvina (1824-1907), bivšeg britanskog fizičara.

Na ovoj skali, temperatura se izražava u Kelvinima (K), a ne u stepenima Kelvina (oK). Interval između stepeni je isti kao na Celzijusovoj skali, ali je nulta vrijednost pomjerena na 0 K. Dakle, 0 K = -273,15 oC i 273,15 K = 0 oC. Temperatura u Celzijusima može se pretvoriti u Kelvinovu skalu dodavanjem 273,15. Slično tome, temperatura u Kelvinovoj skali može se pretvoriti u Celzijusovu skalu oduzimanjem 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15

Primjer pitanja 1.40 oC = ….K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293 K

Primjer pitanja 2. 80 ° F = …. K

Primjer problema konverzije temperature - 3

Referensi