Αν βαθμονομήσουμε διαφορετικούς τύπους θερμομέτρων, για παράδειγμα ένα θερμόμετρο υδραργύρου και ένα θερμόμετρο αλκοόλης, οι κλίμακες και των δύο θερμομέτρων είναι ίδιες μόνο στους 0 ° C (ή 32 ° F) και στους 100 ° C (ή 212 ° F). Αν χρησιμοποιήσουμε και τα δύο θερμόμετρα για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία του αέρα, οι αριθμοί που δείχνει κάθε θερμόμετρο δεν θα είναι απαραίτητα οι ίδιοι. Μπορεί το θερμόμετρο υδραργύρου να δείχνει 48 ° C, ενώ το θερμόμετρο αλκοόλης 46 ° C. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ρυθμός διαστολής του υδραργύρου και της αλκοόλης είναι διαφορετικός. Το ίδιο ισχύει και για άλλους τύπους θερμομέτρων, όπως τα διμεταλλικά θερμόμετρα κ.λπ. Η κλίμακα θερμοκρασίας που προσδιορίζεται με αυτόν τον τρόπο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούνται.
Επειδή η κλίμακα θερμοκρασίας που καθορίζεται με ένα συμβατικό θερμόμετρο έχει τα μειονεκτήματά της, χρειαζόμαστε ένα τυπικό θερμόμετρο. Ένα τυπικό θερμόμετρο μας επιτρέπει να καθορίσουμε μια πιο ακριβή κλίμακα θερμοκρασίας χωρίς να χρειάζεται να βασιστούμε στις ιδιότητες ενός υλικού.
Ένα σχεδόν τέλειο θερμόμετρο είναι το θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου . Η αρχή λειτουργίας ενός θερμομέτρου αερίου σταθερού όγκου έχει ως εξής: Ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός ή αμετάβλητος. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η πίεση του αερίου.
Μέσα στους σωλήνες 1 και 2 υπάρχει υδράργυρος. Ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός ανεβάζοντας ή χαμηλώνοντας τον σωλήνα 2, έτσι ώστε η στάθμη υδραργύρου στον σωλήνα 1 να βρίσκεται πάντα στο σημείο αναφοράς. Εάν η θερμοκρασία αυξηθεί, αυξάνεται και η πίεση του αερίου στον σωλήνα. Επομένως, ο σωλήνας 2 πρέπει να ανυψωθεί ψηλότερα, ώστε ο όγκος του αερίου να παραμείνει σταθερός. Η πίεση του αερίου μπορεί να προσδιοριστεί διαβάζοντας το ύψος της στήλης υδραργύρου (h) στον σωλήνα 2. Εάν χρησιμοποιείτε τη χειροκίνητη μέθοδο, απλώς να θυμάστε ότι μια στήλη υδραργύρου ύψους 760 mm = 1 atm (1 ατμόσφαιρα) πίεσης. Στα εξελιγμένα θερμόμετρα αερίου σταθερού όγκου υπάρχει ήδη ένας μετρητής πίεσης. Το δοχείο που περιέχει το αέριο έχει επίσης σχεδιαστεί έτσι ώστε το αέριο να έχει πάντα σταθερό όγκο. Έτσι, αυτό που μετριέται είναι μόνο η μεταβολή της πίεσης.
Για να βαθμονομήσουμε ένα θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου, μπορούμε να μετρήσουμε την πίεση του αερίου σε δύο θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, ας χρησιμοποιήσουμε τις θερμοκρασίες σημείου πάγου και σημείου ατμοποίησης. Τα θερμόμετρα αερίου σταθερού όγκου βαθμονομούνται σε πίεση 1 atm. Τα βήματα για τη βαθμονόμηση ενός θερμομέτρου είναι τα εξής.
Αρχικά, ο κύλινδρος αερίου τοποθετείται σε ένα δοχείο που περιέχει πάγο και νερό. Ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός, επομένως ο σωλήνας 2 πρέπει να χαμηλώσει έτσι ώστε η στάθμη υδραργύρου στον σωλήνα 1 να παραμείνει στο σημείο αναφοράς. Εάν ο όγκος του αερίου δεν έχει αλλάξει, καταγράψτε το ύψος της στήλης υδραργύρου (h) στον σωλήνα 2. Χρησιμοποιήστε το h για να υπολογίσετε την πίεση. Εάν χρησιμοποιείτε ένα εξελιγμένο θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου, ο γεμάτος με αέριο κύλινδρος βυθίζεται απευθείας στο δοχείο που περιέχει πάγο και νερό. Υπάρχει ήδη ένα μανόμετρο. Καταγράψτε την πίεση του αερίου (ας υποθέσουμε ότι αυτή είναι η πίεση 1 ή P1 ).
Δεύτερος, Ένας κύλινδρος αερίου εισάγεται σε ένα δοχείο που περιέχει νερό που θερμαίνεται. Για να διατηρηθεί σταθερός ο όγκος αερίου, ο σωλήνας 2 ανυψώνεται έτσι ώστε η στάθμη υδραργύρου στον σωλήνα 1 να παραμένει στο σημείο αναφοράς. Εάν ο όγκος αερίου παραμείνει αμετάβλητος, καταγράψτε το ύψος της στήλης νερού. 
υδράργυρος (h) στον σωλήνα 2. Χρησιμοποιήστε το h για να υπολογίσετε την πίεση αερίου (ας υποθέσουμε ότι αυτή είναι η πίεση 2 ή P2)
Τρίτον , δημιουργήστε ένα γράφημα που να δείχνει τη σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας. Δείτε το παράδειγμα παρακάτω.
Το P1 είναι η πίεση του αερίου στη θερμοκρασία σημείου πάγου (0 ° C) και το P2 είναι η πίεση του αερίου στη θερμοκρασία σημείου ατμών (100 ° C). Σχεδιάστε μια γραμμή που να συνδέει το σημείο τομής του P1 με τους 0 ° C και το σημείο τομής του P2 με τους 100 ° C. Αναφερόμενοι στο γράφημα, παρόλο που γνωρίζουμε μόνο την πίεση του αερίου, η θερμοκρασία μπορεί επίσης εύκολα να γίνει γνωστή και ακόμη και να προβλεφθεί.
Κλίμακα Κέλβιν
Αν η λοξή γραμμή στο παραπάνω γράφημα σχεδιαστεί ώστε να τέμνει τον άξονα T o C, τότε όταν η πίεση του αερίου = 0, η θερμοκρασία του αερίου = -273,15 o C. Ίσως πιστεύουμε ότι η θερμοκρασία του αερίου σε πίεση 0 ποικίλλει, ανάλογα με τον τύπο του αερίου στον σωλήνα θερμομέτρου αερίου σταθερού όγκου. Με βάση πειράματα, παρόλο που ο τύπος του αερίου είναι διαφορετικός, όταν η πίεση του αερίου μηδενίζεται, η θερμοκρασία είναι πάντα -273,15 o C. Έτσι, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη θερμοκρασία ως τυπική κλίμακα θερμοκρασίας (γνωστή και ως απόλυτη μηδενική θερμοκρασία). Αυτή η απόλυτη μηδενική θερμοκρασία είναι γνωστή ως ψευδώνυμο απόλυτης κλίμακας ή κλίμακα Kelvin. Kelvin είναι το όνομα του αείμνηστου Λόρδου Kelvin (1824-1907), ενός πρώην Βρετανού φυσικού.
Σε αυτήν την κλίμακα, η θερμοκρασία εκφράζεται σε βαθμούς Κέλβιν (K) και όχι σε βαθμούς Κέλβιν (oK). Το διάστημα μεταξύ των βαθμών είναι το ίδιο όπως στην κλίμακα Κελσίου, αλλά η μηδενική τιμή μετατοπίζεται στο 0 K. Έτσι 0 K = -273,15 oC και 273,15 K = 0 oΓ. Η θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου μπορεί να μετατραπεί σε κλίμακα Κέλβιν προσθέτοντας 273,15. Ομοίως, η θερμοκρασία στην κλίμακα Κέλβιν μπορεί να μετατραπεί σε κλίμακα Κελσίου αφαιρώντας 273,15.
Τ (Κ) = Τ (oΓ) + 273,15
Τ (oΓ) = Τ (Κ) – 273,15
Παράδειγμα ερώτησης 1.40 oC = …. K
Τ(Κ) = Τ(Γ) + 273
Τ = 20 + 273
Τ = 293 Κ
Παράδειγμα ερώτησης 2. 80 ° F = ….K
