Газ термометрі

Егер біз әртүрлі термометрлерді, мысалы, сынап термометрін және спирт термометрін калибрлесек , екі термометрдің де шкаласы тек 0 ° C (немесе 32 ° F) және 100 ° C (немесе 212 ° F) температурада бірдей болады. Егер біз ауа температурасын өлшеу үшін екі термометрді де қолдансақ, әр термометр көрсететін сандар міндетті түрде бірдей болмайды. Сынап термометрі 48 ° C, ал спирт термометрі 46 ° C көрсетуі мүмкін. Себебі сынап пен спирттің кеңею жылдамдығы әртүрлі. Сол сияқты, басқа термометр түрлерінде, мысалы, биметалл термометрлерде және т.б. осылайша анықталған температура шкаласы қолданылатын материалдардың қасиеттеріне өте тәуелді.

Дәстүрлі термометрді пайдаланып орнатылған температура шкаласының кемшіліктері болғандықтан , бізге стандартты термометр қажет. Стандартты термометр материалдың қасиеттеріне сүйенбей-ақ дәлірек температура шкаласын орнатуға мүмкіндік береді.

Тұрақты көлемді газ термометрі мінсіз термометр болып табылады . Тұрақты көлемді газ термометрінің жұмыс принципі келесідей: газдың көлемі тұрақты немесе өзгеріссіз сақталады. Температура жоғарылаған сайын газ қысымы да артады.

Газ термометрі - 11 және 2 құбырлардың ішінде сынап бар. Газ көлемі 2-құбырды көтеру немесе төмендету арқылы тұрақты ұсталады, осылайша 1-құбырдағы сынап деңгейі әрқашан анықтамалық белгіде болады. Егер температура көтерілсе, түтіктегі газ қысымы да артады. Сондықтан, газ көлемі тұрақты болып қалуы үшін 2-құбырды жоғары көтеру керек. Газ қысымын 2-құбырдағы сынап бағанының (h) биіктігін оқу арқылы анықтауға болады. Қолмен әдісті қолдансаңыз, биіктігі 760 мм болатын сынап бағанасы = 1 атм (1 атмосфера) қысым екенін есте сақтаңыз. Күрделі тұрақты көлемді газ термометрлерінде қысым есептегіші бар. Газ салынған контейнер де газдың көлемі әрқашан тұрақты болатындай етіп жасалған. Сондықтан тек қысымның өзгеруі өлшенеді.

Тұрақты көлемді газ термометрін калибрлеу үшін газ қысымын екі температурада өлшей аламыз. Мысалы, мұз нүктесі мен бу нүктесінің температурасын қолданайық. Тұрақты көлемді газ термометрлері 1 атм қысымда калибрленеді. Термометрді калибрлеу қадамдары келесідей.

Алдымен газ баллоны мұз бен суы бар ыдысқа салынады. Газ көлемі тұрақты сақталады, сондықтан 2-құбырды 1-құбырдағы сынап деңгейі тірек нүктесінде қалуы үшін төмендету керек. Егер газ көлемі өзгермеген болса, 2-құбырдағы сынап бағанының биіктігін (h) жазып алыңыз. Қысымды есептеу үшін h пайдаланыңыз. Егер күрделі тұрақты көлемді газ термометрін қолдансаңыз, газбен толтырылған баллон мұз бен суы бар ыдысқа тікелей батырылады. Қысым өлшегіші бар. Газ қысымын жазып алыңыз (айталық, бұл 1-қысым немесе P1 ).

Екіншіден, Газ баллоны қыздырылып жатқан су құйылған ыдысқа салынады. Газ көлемін тұрақты ұстап тұру үшін 2-құбыр 1-құбырдағы сынап деңгейі тірек нүктесінде қалатындай етіп көтеріледі. Егер газ көлемі өзгеріссіз қалса, су бағанының биіктігін жазып алыңыз. Кельвин шкаласы2-құбырдағы сынап (h). Газ қысымын есептеу үшін h пайдаланыңыз (айталық, бұл 2 немесе P қысымы.2)

Үшіншіден , қысым мен температура арасындағы байланысты көрсететін график құрыңыз. Төмендегі мысалды қараңыз.

P 1 - мұз нүктесінің температурасындағы (0 ° C) газ қысымы, ал P 2 - бу нүктесінің температурасындағы (100 ° C) газ қысымы. P 1 қиылысу нүктесін 0 ° C және P 2 қиылысу нүктесін 100 ° C қосатын сызық сызыңыз. Графикке сүйене отырып, біз тек газ қысымын білсек те, температураны оңай білуге ​​және тіпті болжауға болады.

Кельвин шкаласы

Егер жоғарыдағы графиктегі қиғаш сызық T o C осін қиып өтсе, онда газ қысымы = 0 болғанда, газ температурасы = -273,15 o C болады. Мүмкін, біз 0 қысымдағы газ температурасы тұрақты көлемді газ термометрі түтігіндегі газ түріне байланысты өзгереді деп ойлайтын шығармыз. Тәжірибелерге сүйене отырып, газ түрі әртүрлі болғанымен, газ қысымы нөлге тең болғанда, температура әрқашан -273,15 o C болады. Осылайша, біз бұл температураны стандартты температура шкаласы ретінде пайдалана аламыз (абсолютті нөлдік температура деп те аталады). Бұл абсолютті нөлдік температура абсолютті шкала лақап аты немесе Кельвин шкаласы ретінде белгілі. Кельвин - бұрынғы британдық физигі марқұм Лорд Кельвиннің (1824-1907) есімі.

Бұл шкала бойынша температура Кельвин градусымен емес, Кельвинмен (К) өрнектеледі.oK). Градустар арасындағы интервал Цельсий шкаласы бойынша бірдей, бірақ нөлдік мән 0 К-ге ығысады. Сондықтан 0 K = -273,15 oC және 273,15 K = 0 oC. Цельсий шкаласындағы температураны 273,15 қосу арқылы Кельвин шкаласына түрлендіруге болады. Сол сияқты, Кельвин шкаласындағы температураны 273,15 азайту арқылы Цельсий шкаласына түрлендіруге болады.
T (K) = T (oC) + 273,15
Т (oC) = T (K) – 273,15

1.20-мысал сұрағы oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
Т = 293 К

2-мысал. 80 o F = …. K

Температураны түрлендіру сұрақтарының мысалы - 3

Анықтамалар