Hvis vi kalibrerer forskellige typer termometre, for eksempel et kviksølvtermometer og et alkoholtermometer, er skalaerne på begge termometre kun de samme ved 0 ° C (eller 32 ° F) og 100 ° C (eller 212 ° F). Hvis vi bruger begge termometre til at måle lufttemperatur, vil de tal, der vises af hvert termometer, ikke nødvendigvis være de samme. Det kan være, at kviksølvtermometeret viser 48 ° C, mens alkoholtermometeret viser 46 ° C. Dette skyldes, at udvidelseshastigheden for kviksølv og alkohol er forskellig. Ligeledes med andre typer termometre, såsom bimetalliske termometre osv. Den temperaturskala, der bestemmes på denne måde, er meget afhængig af egenskaberne af de anvendte materialer.
Da temperaturskalaen, der fastlægges ved hjælp af et konventionelt termometer, har sine ulemper, har vi brug for et standardtermometer. Et standardtermometer giver os mulighed for at fastlægge en mere præcis temperaturskala uden at skulle stole på et materiales egenskaber.
Et næsten perfekt termometer er gastermometeret med konstant volumen . Princippet for et gastermometer med konstant volumen er som følger: Gassens volumen holdes konstant eller uændret. Når temperaturen stiger, stiger gastrykket også.
Inde i rør 1 og 2 er der kviksølv. Gasvolumenet holdes konstant ved at hæve eller sænke rør 2, så kviksølvniveauet i rør 1 altid er ved referencemærket. Hvis temperaturen stiger, stiger gastrykket i røret også. Derfor skal rør 2 hæves højere, så gasvolumenet forbliver konstant. Gastrykket kan bestemmes ved at aflæse højden af kviksølvsøjlen (h) i rør 2. Hvis du bruger den manuelle metode, skal du blot huske, at en kviksølvsøjle med en højde på 760 mm = 1 atm (1 atmosfære) tryk. I sofistikerede gastermometre med konstant volumen er der allerede en tryktæller. Beholderen, der indeholder gassen, er også designet således, at gassen altid har et konstant volumen. Så det, der måles, er kun ændringen i tryk.
For at kalibrere et gastermometer med konstant volumen kan vi måle gastrykket ved to temperaturer. Lad os for eksempel bruge ispunkts- og damppunktstemperaturerne. Gastermometer med konstant volumen kalibreres ved et tryk på 1 atm. Trinene til at kalibrere et termometer er som følger.
Først placeres gasflasken i en beholder indeholdende is og vand. Gasvolumenet holdes konstant, derfor skal rør 2 sænkes, så kviksølvniveauet i rør 1 forbliver på referencepunktet. Hvis gasvolumenet ikke har ændret sig, registreres højden af kviksølvsøjlen (h) i rør 2. Brug h til at beregne trykket. Hvis du bruger et avanceret gastermometer med konstant volumen, nedsænkes den gasfyldte cylinder direkte i beholderen indeholdende is og vand. Der er allerede en trykmåler. Registrer gastrykket (lad os sige, at dette er tryk 1 eller P1 ).
Anden, En gasflaske indsættes i en beholder med vand, der opvarmes. For at opretholde et konstant gasvolumen hæves rør 2, så kviksølvniveauet i rør 1 forbliver på referencepunktet. Hvis gasvolumenet forbliver uændret, registreres vandsøjlens højde.
kviksølv (h) i rør 2. Brug h til at beregne gastrykket (lad os sige, at dette er tryk 2 eller P2)
For det tredje , lav en graf, der viser forholdet mellem tryk og temperatur. Se eksemplet nedenfor.
P1 er gastrykket ved ispunktstemperaturen (0 ° C), og P2 er gastrykket ved damppunktstemperaturen (100 ° C). Tegn en linje , der forbinder skæringspunktet mellem P1 og 0 ° C og skæringspunktet mellem P2 og 100 ° C. Ved at henvise til grafen kan temperaturen, selvom vi kun kender gastrykket, også let kendes og endda forudsiges.
Kelvin-skalaen
Hvis den skrå linje på grafen ovenfor tegnes, så den skærer T o C-aksen, så er gastemperaturen = -273,15 ° C , når gastrykket = 0. Måske tror vi, at gastemperaturen ved tryk 0 varierer afhængigt af gastypen i gastermometerrøret med konstant volumen. Baseret på eksperimenter, selvom gastypen er forskellig, er temperaturen altid -273,15 ° C, når gastrykket bliver nul. Derfor kan vi bruge denne temperatur som en standard temperaturskala (også kendt som den absolutte nulpunktstemperatur). Denne absolutte nulpunktstemperatur er kendt som kaldenavnet for den absolutte skala eller Kelvin-skalaen. Kelvin er navnet på den afdøde Lord Kelvin (1824-1907), en tidligere britisk fysiker.
På denne skala udtrykkes temperaturen i Kelvin (K), ikke grader Kelvin (oK). Intervallet mellem grader er det samme som på Celsius-skalaen, men nulværdien er forskudt til 0 K. Så 0 K = -273,15 oC og 273,15 K = 0 oC. Temperatur i Celsius-skalaen kan omregnes til Kelvin-skalaen ved at lægge 273,15 til. Ligeledes kan temperatur i Kelvin-skalaen omregnes til Celsius-skalaen ved at trække 273,15 fra.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Eksempelspørgsmål 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K
Eksempelspørgsmål 2. 80 o F = …. K
