სტატია თერმომეტრებისა და ტემპერატურის სასწორების შესახებ
1. თერმომეტრები
ტემპერატურის გასაზომი ინსტრუმენტი თერმომეტრია. თერმომეტრების მრავალი სახეობა არსებობს, მაგრამ მუშაობის პრინციპი იგივეა. ჩვეულებრივ, ჩვენ ვიყენებთ თერმომეტრიულ ობიექტებს, ნივთიერების ბუნებას, რომელიც ტემპერატურასთან ერთად იცვლება. თუ ობიექტის ტემპერატურა იცვლება, ასევე იცვლება ობიექტის ფორმა და ზომა. თერმომეტრების უმეტესობა იყენებს ობიექტებს, რომლებსაც შეუძლიათ გაფართოება ან შეკუმშვა ტემპერატურის ცვლილებისას. ხშირად გამოყენებული თერმომეტრები შედგება მინის მილებისგან, რომელთა ცენტრში სპირტი ან ვერცხლისწყალია. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, კონტეინერში არსებული სპირტი ან ვერცხლისწყალი ფართოვდება ისე, რომ სპირტის ან ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძე იზრდება. პირიქით, ტემპერატურის კლებისას, სპირტის ან ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძე მცირდება. მინის მილის გარე მხარეს არის რიცხვები, რომლებიც თერმომეტრის შკალას წარმოადგენს. სპირტის ან ვერცხლისწყლის სვეტის ზედა ბოლოზე მითითებული რიცხვი მიუთითებს გასაზომი ობიექტის ტემპერატურის მნიშვნელობას.
სხვა ტიპის თერმომეტრები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება, არის თერმომეტრები, რომლებიც იყენებენ ბიმეტალურ ფურცლებს (ორი განსხვავებული ტიპისა და სხვადასხვა გაფართოების სიჩქარის მქონე ლითონი). როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ერთი ლითონი განიცდის უფრო მეტ გაფართოებას, ვიდრე მეორე ლითონი. შედეგად, ნაწილები მოხრილია. როგორც წესი, ბიმეტალური ნაწილი სპირალურია, სადაც ჩიპის ერთი ბოლო რჩება, ხოლო მეორე ბოლო დაკავშირებულია მასშტაბის ინდიკატორთან. როდესაც ტემპერატურა იცვლება, ისარი ბრუნავს. ბიმეტალური ფურცლების გამოყენებით თერმომეტრები, როგორც წესი, გამოიყენება როგორც ჰაერის თერმომეტრები, ოთახის თერმომეტრები, ღუმელის თერმომეტრები და ა.შ. თერმომეტრი, რომელიც უფრო ზუსტი ან ზუსტია, ხშირად იყენებს ობიექტის ელექტრულ თვისებებს.
2. თერმომეტრის კალიბრაცია
თერმომეტრის კალიბრაცია თერმომეტრის მასშტაბირების პროცესია. აქ მოცემულია თერმომეტრის კალიბრაციის რამდენიმე ნაბიჯი. პირველ რიგში, მოამზადეთ ვერცხლისწყლის თერმომეტრი ან სპირტის თერმომეტრი სასწორის გარეშე. მეორე, მოამზადეთ ყინული. მესამე, მოამზადეთ წყალი. მეოთხე, მოამზადეთ წყლის გამაცხელებელი, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია წყლის ადუღებამდე გასაცხელებლად. მეხუთე, ჩაყარეთ ყინული და წყალი ჭურჭელში (წყალს და ყინულს ერთი და იგივე მასა აქვთ). ამის შემდეგ, მოათავსეთ თერმომეტრი წყლითა და ყინულით სავსე ჭურჭელში.
თავდაპირველად, თერმომეტრი ჰაერთან კონტაქტში შედის, რათა თერმომეტრი ყინულზე ცხელი იყოს. კონტეინერში მოთავსების შემდეგ, ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძე შემცირდება, რადგან წყლისა და ყინულის ნარევი უფრო ცივდება. გააჩერეთ სანამ ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძე არ შეიცვლება (ვერცხლისწყლის ზედაპირი არ მოძრაობს). როდესაც ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძე არ იცვლება, ყინულის კუბებისა და წყლის ნარევი თერმულ წონასწორობაშია. მონიშნეთ ვერცხლისწყლის სვეტის პოზიცია (მონიშნეთ ვერცხლისწყლის სვეტის ზედა ბოლო). ეს არის წყლის გაყინვის წერტილის ტემპერატურა ან გაყინვის წერტილი. მეექვსე, აადუღეთ წყალი ელექტრო გამათბობლის გამოყენებით. მოათავსეთ თერმომეტრი გაცხელებული წყლით შემცველ ჭურჭელში. როდესაც წყალი ცხელდება ან წყლის ტემპერატურა იზრდება, ვერცხლისწყლის სვეტის სიგრძეც იზრდება (ვერცხლისწყლის ზედაპირი ზემოთ მოძრაობს). წყლის ადუღების შემდეგ, ვერცხლისწყლის ზედაპირი მოძრაობას წყვეტს. მონიშნეთ ვერცხლისწყლის სვეტის ბოლო. ეს არის წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა ან ორთქლის წერტილი.
თუ გსურთ ცელსიუსის შკალის გაკეთება, ორ ნიშნულს შორის მანძილი იყოფა 100 ხაზად, სადაც თითოეულ ხაზს შორის მანძილი ერთნაირი უნდა იყოს. ქვედა ნიშანი = 0 ° C, ხოლო ზედა ნიშანი = 100 ° C. იხილეთ გვერდითა ფიგურა. გაყინვის წერტილის და ორთქლის წერტილის ტემპერატურა დამოკიდებულია ჰაერის წნევაზე. ამიტომ, თერმომეტრი, რომელიც დაკალიბრებულია სხვადასხვა ჰაერის წნევის ადგილას, სხვადასხვა შედეგს მოგვცემს. ჩვეულებრივ გამოყენებული ვერცხლისწყლის თერმომეტრები დაკალიბრებულია ერთი ატმოსფერული წნევით, ისე, რომ წყლის გაყინვის წერტილის ტემპერატურა იყოს 0 ° C, ხოლო დუღილის წერტილის ტემპერატურა - 100 ° C. ჩვეულებრივი თერმომეტრები, როგორიცაა ვერცხლისწყლის თერმომეტრები ან სპირტის თერმომეტრები, ჩვეულებრივ შეზღუდულია. თერმომეტრის გამოყენება არ შეიძლება ძალიან დაბალი (0 ° C-ზე დაბალი) ან ძალიან მაღალი (100 ° C- ზე მაღალი) ტემპერატურის გასაზომად.
3. ტემპერატურის სასწორები
თერმომეტრის ტემპერატურის გასაზომად აუცილებელია ტემპერატურის სკალის დაყენება. ხშირად გამოიყენება ორი ტემპერატურის სკალა, მათ შორის ცელსიუსის სკალა და ფარენჰეიტის სკალა. ცელსიუსის სკალის კიდევ ერთი სახელია ცენტიგრადის სკალა. ცენტიგრადი = ასი საფეხური. მეცნიერების სფეროში კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ტემპერატურის სკალა არის აბსოლუტური სკალა ანუ კელვინის სკალა. კელვინის სკალის შესახებ მოგვიანებით ვისაუბრებთ. ცელსიუსის სკალის და ფარენჰეიტის სკალის ფიქსირებული წერტილები იყენებს წყლის გაყინვის წერტილს და დუღილის წერტილებს. ნივთიერების გაყინვის წერტილი არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც მყარი და თხევადი ფორმები თერმულ წონასწორობაშია. პირიქით, ნივთიერების დუღილის წერტილი არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც თხევადი და აირისებრი ფორმები თერმულ წონასწორობაშია. გაყინვის წერტილი და დუღილის წერტილები მუდმივად იცვლება ჰაერის წნევის მიხედვით, ამიტომ ჯერ ჰაერის წნევა უნდა განისაზღვროს. ჩვეულებრივ, ჩვენ ვიყენებთ სტანდარტულ წნევას, რომელიც 1 ატმ-ია (ერთი ატმოსფერო). ატმოსფერო ჰაერის წნევის ერთი ერთეულია.
3.1 ცელსიუსის შკალა
ცელსიუსის შკალაზე მაღლა ფიქსირებული წერტილი იყენებს სუფთა წყლის დუღილის წერტილს, ხოლო ცელსიუსის შკალაზე დაბლა ფიქსირებული წერტილი იყენებს სუფთა წყლის გაყინვის წერტილს. სუფთა წყლის გაყინვის ტემპერატურა (ასევე ცნობილია, როგორც ყინულის წერტილი) არის ნული გრადუსი ცელსიუსი (0 oC) და სუფთა წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა (ასევე ცნობილი როგორც ორთქლის წერტილი) ასი გრადუსი ცელსიუსია (100 oგ). ყინულისა და ორთქლის წერტილებს შორის 100 გრადუსია. თერმომეტრებში, რომლებიც ცელსიუსის შკალას იყენებენ, ყინულის წერტილის ტემპერატურაზე დაბალი ტემპერატურის შკალა, როგორც წესი, უარყოფითი რიცხვით აღინიშნება.
3.2 ფარენჰეიტის შკალა
ფარენჰეიტს სურს, რომ ტემპერატურის შკალა დადებითი იყოს. ამიტომ, მან ყინულისა და მარილიანი წყლის ნარევის ტემპერატურისთვის 0 ° F აირჩია (ყველაზე ცივი ტემპერატურა, რომლის მიღწევაც წყალს შეუძლია). ყინულისა და ორთქლის წერტილების ტემპერატურის გაზომვისას, ფარენჰეიტის შკალაზე ნაჩვენები რიცხვები წილადებია. საბოლოოდ, მან კვლავ შეცვალა შკალა ისე, რომ ყინულისა და ორთქლის წერტილების ტემპერატურა მთელი რიცხვები ყოფილიყო.
ფარენჰეიტის შკალისთვის, სუფთა წყლის გაყინვის ტემპერატურა (ყინულის წერტილი) არის 32 გრადუსი ფარენჰეიტი (32 oF) და სუფთა წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა (ორთქლის წერტილი) არის 212 გრადუსი ფარენჰეიტი (212 oვ). ყინულისა და ორთქლის წერტილებს შორის 180 გრადუსია. სუფთა წყალი არის წყალი, რომელიც სხვა ნივთიერებებთან არ არის შერეული. სუფთა H20. როდესაც გარკვეულ ტემპერატურას ვამბობთ, მას ცელსიუსს ვუწოდებთ (oგ) ან ფარენჰეიტი (oF). მაგალითი: ცხელი წყლის ტემპერატურა = 100 oC ან 180 oვ. ჩემი სხეულის ტემპერატურა = 98 oF. პირიქით, თუ ტემპერატურის ცვლილებას ან ტემპერატურის სხვაობას ვამბობთ, მაშინ მას ცელსიუსის გრადუსს (C) ვუწოდებთ.o) ან ფარენჰეიტის გრადუსი (Fo). მაგალითი: წყლის საწყისი ტემპერატურაა 20 oC. გაცხელების შემდეგ, ტემპერატურა 50-მდე იცვლება oC. ამგვარად, წყლის ტემპერატურა 30 გრადუსი ცელსიუსით იცვლება (30 Co).
