თუ სხვადასხვა ტიპის თერმომეტრებს დავაკალიბრებთ , მაგალითად, ვერცხლისწყლის თერმომეტრს და სპირტის თერმომეტრს, ორივე თერმომეტრის შკალა ერთნაირი იქნება მხოლოდ 0 ° C-ზე (ან 32 ° F) და 100 ° C-ზე (ან 212 ° F). თუ ჰაერის ტემპერატურის გასაზომად ორივე თერმომეტრს გამოვიყენებთ, თითოეული თერმომეტრის მიერ ნაჩვენები რიცხვები აუცილებლად ერთნაირი არ იქნება. შესაძლოა, ვერცხლისწყლის თერმომეტრი 48 ° C-ს აჩვენებდეს, ხოლო სპირტის თერმომეტრი - 46 ° C-ს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ვერცხლისწყლისა და სპირტის გაფართოების სიჩქარე განსხვავებულია. იგივე ხდება სხვა ტიპის თერმომეტრებზეც, როგორიცაა ბიმეტალური თერმომეტრები და ა.შ. ამ გზით განსაზღვრული ტემპერატურის შკალა დიდად არის დამოკიდებული გამოყენებული მასალების თვისებებზე.
რადგან ჩვეულებრივი თერმომეტრით დადგენილ ტემპერატურის სკალას თავისი ნაკლოვანებები აქვს, ჩვენ გვჭირდება სტანდარტული თერმომეტრი. სტანდარტული თერმომეტრი საშუალებას გვაძლევს დავადგინოთ უფრო ზუსტი ტემპერატურის სკალა მასალის თვისებებზე დაყრდნობის გარეშე.
თითქმის იდეალური თერმომეტრია მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრი . მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრის მუშაობის პრინციპი შემდეგია: გაზის მოცულობა მუდმივი ან უცვლელი რჩება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, იზრდება გაზის წნევაც.
მილებში 1 და 2 ვერცხლისწყალია. გაზის მოცულობა მუდმივია მილ 2-ის აწევით ან დაწევით, რათა მილ 1-ში ვერცხლისწყლის დონე ყოველთვის საცნობარო ნიშნულზე იყოს. თუ ტემპერატურა იზრდება, მილში გაზის წნევაც იზრდება. ამიტომ, მილი 2 უფრო მაღლა უნდა აწიოთ, რათა გაზის მოცულობა მუდმივი დარჩეს. გაზის წნევის განსაზღვრა შესაძლებელია მილ 2-ში ვერცხლისწყლის სვეტის სიმაღლის (h) წაკითხვით. თუ ხელით იყენებთ მეთოდს, უბრალოდ გახსოვდეთ, რომ 760 მმ სიმაღლის ვერცხლისწყლის სვეტი = 1 ატმ (1 ატმოსფერო) წნევას. დახვეწილ მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრებში უკვე არის წნევის მრიცხველი. გაზის შემცველი კონტეინერი ასევე ისეა შექმნილი, რომ გაზს ყოველთვის მუდმივი მოცულობა ჰქონდეს. ამიტომ, იზომება მხოლოდ წნევის ცვლილება.
მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრის დასაკალიბრებლად, შეგვიძლია გავზომოთ გაზის წნევა ორ ტემპერატურაზე. მაგალითად, გამოვიყენოთ გაყინვის წერტილის და ორთქლის წერტილის ტემპერატურა. მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრები დაკალიბრებულია 1 ატმ წნევაზე. თერმომეტრის დაკალიბრების ეტაპები შემდეგია.
პირველ რიგში, გაზის ცილინდრი თავსდება ყინულისა და წყლის შემცველ ჭურჭელში. გაზის მოცულობა მუდმივია, ამიტომ მილი 2 უნდა დაიწიოს ისე, რომ მილ 1-ში ვერცხლისწყლის დონე საცნობარო წერტილში დარჩეს. თუ გაზის მოცულობა არ შეცვლილა, ჩაწერეთ ვერცხლისწყლის სვეტის სიმაღლე (h) მილ 2-ში. წნევის გამოსათვლელად გამოიყენეთ h. თუ იყენებთ დახვეწილ მუდმივი მოცულობის გაზის თერმომეტრს, გაზით სავსე ცილინდრი პირდაპირ ჩაეშვება ყინულისა და წყლის შემცველ ჭურჭელში. წნევის საზომი უკვე არსებობს. ჩაწერეთ გაზის წნევა (ვთქვათ, ეს არის წნევა 1 ან P1 ).
კედუა, გაზის ცილინდრი მოთავსებულია გაცხელებადი წყლით სავსე ჭურჭელში. გაზის მუდმივი მოცულობის შესანარჩუნებლად, მილი 2 მაღლა იწევს ისე, რომ მილ 1-ში ვერცხლისწყლის დონე საცნობარო წერტილში დარჩეს. თუ გაზის მოცულობა უცვლელი რჩება, ჩაიწერეთ წყლის სვეტის სიმაღლე.
ვერცხლისწყალი (h) მე-2 მილში. გამოიყენეთ h გაზის წნევის გამოსათვლელად (ვთქვათ, ეს არის წნევა 2 ან P2)
მესამე , შექმენით გრაფიკი, რომელიც ასახავს წნევასა და ტემპერატურას შორის დამოკიდებულებას. იხილეთ მაგალითი ქვემოთ.
P1 არის გაზის წნევა გაყინვის წერტილის ტემპერატურაზე (0 ° C) და P2 არის გაზის წნევა ორთქლის წერტილის ტემპერატურაზე (100 ° C). გაავლეთ ხაზი, რომელიც აკავშირებს P1-ის გადაკვეთის წერტილს 0 ° C-თან და P2-ის გადაკვეთის წერტილს 100 °C-თან . გრაფიკის მიხედვით, მიუხედავად იმისა, რომ ვიცით მხოლოდ გაზის წნევა, ტემპერატურის გაგება და პროგნოზირებაც კი ადვილია.
კელვინის შკალა
თუ ზემოთ მოცემულ გრაფიკზე დახრილი ხაზი T o C ღერძის გადაკვეთისკენაა მიმართული, მაშინ, როდესაც აირის წნევა = 0-ის ტოლია, აირის ტემპერატურა = -273,15 o C. შესაძლოა ვიფიქროთ, რომ აირის ტემპერატურა 0 წნევის დროს იცვლება მუდმივი მოცულობის აირის თერმომეტრის მილში არსებული აირის ტიპის მიხედვით. ექსპერიმენტებზე დაყრდნობით, მიუხედავად იმისა, რომ აირის ტიპი განსხვავებულია, როდესაც აირის წნევა ნულის ტოლია, ტემპერატურა ყოველთვის -273,15 o C-ია. ამრიგად, შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს ტემპერატურა, როგორც სტანდარტული ტემპერატურის შკალა (ასევე ცნობილი, როგორც აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა). ეს აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა ცნობილია, როგორც აბსოლუტური შკალის მეტსახელი ან კელვინის შკალა. კელვინი არის გარდაცვლილი ლორდ კელვინის (1824-1907), ყოფილი ბრიტანელი ფიზიკოსის სახელი.
ამ შკალაზე ტემპერატურა გამოისახება კელვინებში (K) და არა კელვინის გრადუსებში (oK). გრადუსებს შორის ინტერვალი იგივეა, რაც ცელსიუსის შკალაზე, მაგრამ ნულოვანი მნიშვნელობა გადატანილია 0 K-ზე. ამგვარად, 0 K = -273,15 oC და 273,15 K = 0 oგ. ცელსიუსის შკალაზე ტემპერატურის კელვინის შკალაზე გადაყვანა შესაძლებელია 273,15-ის დამატებით. ანალოგიურად, კელვინის შკალაზე ტემპერატურის ცელსიუსის შკალაზე გადაყვანა შესაძლებელია 273,15-ის გამოკლებით.
T (K) = T (oგ) + 273,15
ტ (oC) = T (K) – 273,15
მაგალითი კითხვა 1.20 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293 K
მაგალითი კითხვა 2. 80 ° F = ….K
