Ef við kvörðum mismunandi gerðir hitamæla, til dæmis kvikasilfurshitamæla og alkóhólhitamæla, þá eru kvarðarnir á báðum hitamælunum aðeins þeir sömu við 0 ° C (eða 32 ° F) og 100 ° C (eða 212 ° F). Ef við notum báða hitamælana til að mæla lofthita, þá eru tölurnar sem hvor hitamælir sýnir ekki endilega þær sömu. Það gæti verið að kvikasilfurshitamælinn sýni 48 ° C, en alkóhólhitamælinn sýni 46 ° C. Þetta er vegna þess að þensluhraði kvikasilfurs og alkóhóls er mismunandi. Eins og með aðrar gerðir hitamæla, svo sem tvímálmhitamæla o.s.frv. Hitakvarðinn sem ákvarðaður er á þennan hátt er mjög háður eiginleikum efnanna sem notuð eru.
Þar sem hitastigskvarðinn sem notaður er með hefðbundnum hitamæli hefur sína galla þurfum við staðlaðan hitamæli. Staðlaður hitamælir gerir okkur kleift að ákvarða nákvæmari hitastigskvarða án þess að þurfa að reiða okkur á eiginleika efnisins.
Næstum fullkominn hitamælir er gashitamælir með fasta rúmmáli . Virknisreglan um gashitamæli með fasta rúmmáli er sem hér segir: Rúmmál gassins er haldið stöðugu eða óbreyttu. Þegar hitastigið hækkar eykst einnig gasþrýstingurinn.
Inni í pípum 1 og 2 er kvikasilfur. Gasrúmmálið er haldið stöðugu með því að hækka eða lækka pípu 2 þannig að kvikasilfursmagnið í pípu 1 sé alltaf við viðmiðunarmerkið. Ef hitastigið hækkar eykst gasþrýstingurinn í pípunni einnig. Þess vegna verður að hækka pípu 2 hærra svo að gasrúmmálið haldist stöðugt. Hægt er að ákvarða gasþrýsting með því að lesa hæð kvikasilfursúlunnar (h) í pípu 2. Ef notað er handvirka aðferðina skal hafa í huga að kvikasilfursúla sem er 760 mm há = 1 atm (1 andrúmsloft) af þrýstingi. Í háþróuðum gashitamælum með fast rúmmáli er þegar þrýstimælir. Ílátið sem inniheldur gasið er einnig hannað þannig að gasið hefur alltaf fast rúmmál. Það sem er því aðeins mælt er breytingin á þrýstingnum.
Til að kvarða fastrúmmálshitamæla getum við mælt gasþrýstinginn við tvö hitastig. Til dæmis notum við íspunkt og gufupunkt. Fastrúmmálshitamælar eru kvarðaðir við þrýstinginn 1 atm. Skrefin til að kvarða hitamæla eru eftirfarandi.
Fyrst er gaskúturinn settur í ílát sem inniheldur ís og vatn. Gasrúmmálið er haldið stöðugu, því verður að lækka rör 2 þannig að kvikasilfursmagnið í rör 1 haldist á viðmiðunarpunktinum. Ef gasrúmmálið hefur ekki breyst skal skrá hæð kvikasilfursúlunnar (h) í rör 2. Notið h til að reikna út þrýstinginn. Ef notaður er háþróaður gashitamælir með föstu rúmmáli er gasfyllti kúturinn settur beint ofan í ílátið sem inniheldur ís og vatn. Þrýstimælir er þegar til staðar. Skráið gasþrýstinginn (segjum sem svo að þetta sé þrýstingur 1 eða P1 ).
Í öðru lagi, Gashylki er sett í ílát sem inniheldur vatn sem verið er að hita. Til að viðhalda stöðugu gasmagni er rör 2 hækkað þannig að kvikasilfursmagnið í rör 1 haldist á viðmiðunarpunktinum. Ef gasmagnið helst óbreytt skal skrá hæð vatnssúlunnar.
kvikasilfur (h) í pípu 2. Notið h til að reikna út gasþrýstinginn (segjum sem svo að þetta sé þrýstingur 2 eða P2)
Í þriðja lagi , búðu til línurit sem sýnir sambandið milli þrýstings og hitastigs. Sjá dæmi hér að neðan.
P1 er gasþrýstingurinn við íspunktshitastig (0 ° C) og P2 er gasþrýstingurinn við gufupunktshitastig (100 ° C). Teiknið línu sem tengir skurðpunkt P1 við 0 ° C og skurðpunkt P2 við 100 ° C. Með því að vísa til grafsins, jafnvel þótt við vitum aðeins gasþrýstinginn, er einnig auðvelt að vita og jafnvel spá fyrir um hitastigið.
Kelvin-kvarði
Ef skástrikaða línan á grafinu hér að ofan er teiknuð þannig að hún sker T o C ásinn, þá er hitastig gassins = -273,15 ° C þegar gasþrýstingurinn er = 0. Kannski teljum við að hitastig gassins við þrýsting 0 sé mismunandi eftir gerð gassins í rörinu fyrir gashitamælinn með fasta rúmmáli. Samkvæmt tilraunum, jafnvel þótt tegund gassins sé mismunandi, þá er hitastigið alltaf -273,15 ° C þegar gasþrýstingurinn verður núll. Þannig getum við notað þetta hitastig sem staðlaðan hitakvarða (einnig þekktur sem alkulskvarði). Þetta alkulskvarða er þekkt sem gælunafn alkulskvarðans eða Kelvin-kvarðinn. Kelvin er nafn hins látna Lord Kelvin (1824-1907), fyrrverandi bresks eðlisfræðings.
Á þessum kvarða er hitastig gefið upp í Kelvin (K), ekki gráðum Kelvin (oK). Bilið milli gráða er það sama og á Celsíus-kvarðanum, en núllgildið færist yfir í 0 K. Þannig að 0 K = -273,15 oC og 273,15 K = 0 oC. Hitastig á Celsíus-kvarða er hægt að umbreyta í Kelvin-kvarða með því að leggja við 273,15. Á sama hátt er hægt að umbreyta hitastigi á Kelvin-kvarða í Celsíus-kvarða með því að draga frá 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Dæmispurning 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293 þúsund
Dæmispurning 2. 80 o F = …. K
