例えば水銀温度計とアルコール温度計のように、異なる種類の温度計を校正する場合、両方の温度計の目盛りが同じになるのは0 ℃(または32 ° F)と100 ℃(または212 ° F)のみです。両方の温度計を使って気温を測定する場合、それぞれの温度計が示す数値は必ずしも同じではありません。水銀温度計が48 ℃を示し、アルコール温度計が46℃を示すといったこともあり得ます。これは、水銀とアルコールの膨張率が異なるためです。バイメタル温度計など、他の種類の温度計でも同様です。このようにして決定される温度目盛りは、使用される材料の特性に大きく依存します。
従来の温度計を用いた温度目盛には欠点があるため、標準温度計が必要となる。標準温度計を用いることで、物質の特性に頼ることなく、より正確な温度目盛を確立することができる。
ほぼ完璧な温度計は、定容気体温度計です。定容気体温度計の動作原理は次のとおりです。気体の体積は一定に保たれます。温度が上昇すると、気体の圧力も上昇します。
パイプ1とパイプ2の中には水銀が入っています。パイプ2を上下させることで、パイプ1の水銀面が常に基準マークにくるようにガスの体積を一定に保ちます。温度が上昇すると、管内のガス圧も上昇します。そのため、ガスの体積を一定に保つには、パイプ2を高くする必要があります。ガス圧は、パイプ2内の水銀柱の高さ(h)を読み取ることで求められます。手動測定の場合は、高さ760mmの水銀柱が1気圧に相当することを覚えておいてください。高度な定容ガス温度計には、すでに圧力カウンターが内蔵されています。ガスを収容する容器も、ガスの体積が常に一定になるように設計されています。したがって、測定されるのは圧力の変化のみです。
定容気体温度計を校正するには、2つの温度で気体圧力を測定します。たとえば、氷点と蒸気点の温度を使用します。定容気体温度計は1気圧で校正されます。温度計を校正する手順は次のとおりです。
まず、ガスボンベを氷と水が入った容器に入れます。ガスの体積は一定に保たれるため、パイプ1の水銀面が基準点に留まるようにパイプ2を下げる必要があります。ガスの体積が変化していない場合は、パイプ2の水銀柱の高さ(h)を記録します。hを使用して圧力を計算します。高精度定容ガス温度計を使用する場合は、ガスが充填されたボンベを氷と水が入った容器に直接浸します。圧力計は既に付いています。ガスの圧力を記録します(これを圧力1またはP1とします)。
2番、 加熱中の水が入った容器にガスボンベを挿入する。ガス量を一定に保つため、パイプ1の水銀面が基準点に留まるようにパイプ2を上げる。ガス量が変化しない場合、水柱の高さを記録する。
パイプ2内の水銀(h)。hを使用してガス圧を計算します(これを圧力2またはPとします)。2)
第三に、圧力と温度の関係を示すグラフを作成します。以下の例を参照してください。
P1は氷点温度(0℃)におけるガス圧、 P2は蒸気点温度(100℃)におけるガス圧です。P1と0 ℃の交点とP2と100 ℃の交点を結ぶ線を引いてください。このグラフを参照することで、ガス圧しか分からなくても、温度を容易に知ることができ、予測することも可能です。
ケルビン目盛
上のグラフの斜線が T o C 軸と交差するように引かれると、ガス圧 = 0 のとき、ガス温度 = -273,15 ° C になります。定容ガス温度計管内のガスの種類によって、圧力 0 でのガス温度が変化すると考えるかもしれません。実験に基づくと、ガスの種類が異なっていても、ガス圧がゼロになると、温度は常に -273,15 ° C になります。したがって、この温度を標準温度スケール (絶対零度とも呼ばれる) として使用できます。この絶対零度は、絶対スケールの愛称またはケルビン スケールとして知られています。ケルビンは、かつてのイギリスの物理学者である故ケルビン卿 (1824-1907) の名前です。
このスケールでは、温度はケルビン(K)で表され、ケルビン度(度)ではありません。oK)。度間隔は摂氏目盛と同じですが、ゼロ値は0 Kにシフトされています。したがって、0 K = -273,15 oC および 273,15 K = 0 oC. 摂氏温度は、273,15を加えることでケルビン温度に変換できます。同様に、ケルビン温度は、273,15を引くことで摂氏温度に変換できます。
T (K) = T (oC) + 273,15
T(oC) = T (K) – 273,15
例題1.20 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K
例題2. 80 ° F = …. K
