Si varia genera thermometrorum, exempli gratia thermometrum mercuriale et thermometrum alcoholicum, calibramus , scalae amborum thermometrorum eaedem sunt, tantum ad 0 ° C (vel 32 ° F) et 100 ° C (vel 212 ° F). Si utroque thermometro ad temperaturam aeris metiendam utimur, numeri ab utroque thermometro monstrati non necessario iidem erunt. Fieri potest ut thermometrum mercuriale 48 ° C ostendat, dum thermometrum alcoholicum 46 ° C ostendat. Hoc fit quia celeritas expansionis mercurialis et alcoholis differt. Similiter cum aliis generibus thermometrorum, ut thermometris bimetallicis, etc. Scala temperaturae hoc modo determinata valde pendet a proprietatibus materiarum adhibitarum.
Quia scala temperaturae thermometro communi constituta sua vitia habet, thermometro communi indigemus. Thermometrum commune nobis permittit scalam temperaturae accuratiorem constituere sine necessitate proprietatibus materiae confidendi.
Thermometrum fere perfectum est thermometrum gaseosum voluminis constantis . Principium operationis thermometri gasei voluminis constantis hoc est: Volumen gasis constans vel immutatum manet. Cum temperatura crescit, pressio gasis etiam crescit.
Intra tubos 1 et 2 hydrargyrum est. Volumen gasis constans servatur elevando vel demittendo tubum 2 ut gradus hydrargyri in tubo 1 semper ad signum referentiae sit. Si temperatura augetur, pressio gasis in tubo etiam augetur. Ergo, tubus 2 altius elevari debet ut volumen gasis constans maneat. Pressio gasis determinari potest legendo altitudinem columnae hydrargyri (h) in tubo 2. Si methodo manuali uteris, memento columnam hydrargyri 760 mm altam = 1 atm (1 atmosphaeram) pressionis. In thermometris gasis voluminis constantis sophisticatis iam est computator pressionis. Vas gas continens etiam ita designatum est ut gas semper volumen constans habeat. Ergo quod metitur est sola mutatio pressionis.
Ad thermometrum gaseosum voluminis constantis calibrandum, pressionem gasis duabus temperaturis metiri possumus. Exempli gratia, utamur temperaturis puncti glacialis et puncti vaporis. Thermometra gaseosa voluminis constantis ad pressionem 1 atm calibrantur. Gradus ad thermometrum calibrandum sunt hi.
Primo, cylindrus gasis in vase glaciem et aquam continente ponitur. Volumen gasis constans manet, ergo tubus 2 demittendus est ut gradus mercurii in tubo 1 in puncto referentiali maneat. Si volumen gasis non mutatum est, altitudinem columnae mercurii (h) in tubo 2 nota. Utere h ad pressionem calculandam. Si thermometrum gasis voluminis constantis perpolitum uteris, cylindrus gasis repletus directe in vase glaciem et aquam continente immergitur. Iam manometrum adest. Pressionem gasis nota (putamus hanc esse pressionem 1 vel P1 ).
Secundo; Cylindrus gaseosus in vas aquam calefactam continens inseritur. Ut volumen gaseosum constans servetur, tubus 2 ita elevatur ut mercurii gradus in tubo 1 in puncto referentiali maneat. Si volumen gaseosum immutatum manet, altitudinem columnae aquae nota.
hydrargyrum (h) in tubo 2. Utere h ad pressionem gasis calculandam (putamus hanc esse pressionem 2 vel P2)
Tertio , graphum crea quod relationem inter pressionem et temperaturam indicat. Exemplum infra vide.
P1 est pressio gasis ad temperaturam puncti glacialis (0 ° C) et P2 est pressio gasis ad temperaturam puncti vaporis (100 ° C). Lineam duc quae punctum intersectionis P1 cum 0 ° C et punctum intersectionis P2 cum 100 ° C coniungat . Ad graphum spectando, etsi solam pressionem gasis novimus, temperatura etiam facile sciri et etiam praedici potest.
Scala Kelviniana
Si linea obliqua in graphio supra ducatur ut axem T ° C intersecet, tum cum pressio gasis = 0, temperatura gasis = -273,15 ° C. Forsitan putamus temperaturam gasis ad pressionem 0 variare, secundum genus gasis in tubo thermometri gasis voluminis constantis. Experimentis innixi, quamvis genus gasis differat, cum pressio gasis nulla fit, temperatura semper est -273,15 ° C. Itaque hanc temperaturam ut scalam temperaturae normalem (etiam temperatura zero absoluta appellatam) uti possumus. Haec temperatura zero absoluta cognomen scalae absolutae vel scala Kelvin appellatur. Kelvin est nomen nuper mortui Domini Kelvin (1824-1907), physici Britannici olim.
In hac scala, temperatura Kelvinis (K) exprimitur, non gradibus Kelvinis (oK). Intervallum inter gradus idem est ac in scala Celsiana, sed valor zero ad 0 K translatus est. Ergo 0 K = -273,15. oC et 273,15 K = 0 oC. Temperatura in scala Celsiana in scalam Kelvin converti potest addendo 273,15. Similiter, temperatura in scala Kelvin converti potest in scalam Celsianam subtrahendo 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Exemplum quaestionis 1.40 oC = ... K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 000 + 10 000
T = 293 K
Exemplum quaestionis 2. 80 ° F = … K
