Dujų termometras

Jei kalibruosime skirtingų tipų termometrus, pavyzdžiui, gyvsidabrio termometrą ir alkoholio termometrą, abiejų termometrų skalės bus vienodos tik esant 0 ° C (arba 32 ° F) ir 100 ° C (arba 212 ° F). Jei abu termometrus naudosime oro temperatūrai matuoti, kiekvieno termometro rodomi skaičiai nebūtinai bus vienodi. Gali būti, kad gyvsidabrio termometras rodo 48 ° C, o alkoholio termometras – 46 ° C. Taip yra todėl, kad gyvsidabrio ir alkoholio plėtimosi greitis yra skirtingas. Panašiai yra ir su kitų tipų termometrais, pavyzdžiui, bimetaliniais termometrais ir kt. Tokiu būdu nustatyta temperatūros skalė labai priklauso nuo naudojamų medžiagų savybių.

Kadangi įprastu termometru nustatoma temperatūros skalė turi trūkumų, mums reikia standartinio termometro. Standartinis termometras leidžia nustatyti tikslesnę temperatūros skalę, nesiremiant medžiagos savybėmis.

Beveik tobulas termometras yra pastovaus tūrio dujų termometras . Pastovaus tūrio dujų termometro veikimo principas yra toks: dujų tūris palaikomas pastovus arba nepakitęs. Didėjant temperatūrai, didėja ir dujų slėgis.

Dujų termometras - 11 ir 2 vamzdžių viduje yra gyvsidabrio. Dujų tūris palaikomas pastovus keliant arba nuleidžiant 2 vamzdį taip, kad gyvsidabrio lygis 1 vamzdžie visada būtų ties atskaitos žyme. Jei temperatūra kyla, dujų slėgis vamzdyje taip pat didėja. Todėl 2 vamzdį reikia pakelti aukščiau, kad dujų tūris išliktų pastovus. Dujų slėgį galima nustatyti pagal gyvsidabrio stulpelio aukštį (h) 2 vamzdžie. Jei naudojate rankinį metodą, tiesiog nepamirškite, kad 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelis = 1 atm (1 atmosferos) slėgio. Sudėtinguose pastovaus tūrio dujų termometruose jau yra slėgio skaitiklis. Talpykla, kurioje yra dujų, taip pat suprojektuota taip, kad dujų tūris visada būtų pastovus. Taigi matuojamas tik slėgio pokytis.

Norėdami kalibruoti pastovaus tūrio dujų termometrą, galime išmatuoti dujų slėgį esant dviem temperatūroms. Pavyzdžiui, naudokime užšalimo taško ir garų taško temperatūras. Pastovaus tūrio dujų termometrai kalibruojami esant 1 atmosferos slėgiui. Termometro kalibravimo veiksmai yra tokie.

Pirmiausia dujų balionas įdedamas į indą su ledu ir vandeniu. Dujų tūris palaikomas pastovus, todėl 2 vamzdį reikia nuleisti taip, kad gyvsidabrio lygis 1 vamzdyje išliktų atskaitos taške. Jei dujų tūris nepasikeitė, užrašykite gyvsidabrio stulpelio aukštį (h) 2 vamzdyje. Norėdami apskaičiuoti slėgį, naudokite h. Jei naudojate sudėtingą pastovaus tūrio dujų termometrą, dujomis užpildytas balionas tiesiogiai panardinamas į indą su ledu ir vandeniu. Jau yra manometras. Užrašykite dujų slėgį (tarkime, tai yra 1 slėgis arba P1 ).

antra, Dujų balionas įkišamas į indą su šildomu vandeniu. Norint išlaikyti pastovų dujų tūrį, 2 vamzdis pakeliamas taip, kad gyvsidabrio lygis 1 vamzdyje išliktų atskaitos taške. Jei dujų tūris nekinta, užregistruokite vandens stulpelio aukštį. Kelvino skalėgyvsidabris (h) 2 vamzdyje. Norėdami apskaičiuoti dujų slėgį, naudokite h (tarkime, kad tai yra 2 slėgis arba P2)

Trečia , nubraižykite grafiką, kuriame būtų pavaizduotas slėgio ir temperatūros ryšys. Žr. pavyzdį žemiau.

P1 yra dujų slėgis užšalimo taško temperatūroje (0 ° C), o P2 yra dujų slėgis garų taško temperatūroje (100 ° C). Nubrėžkite liniją, jungiančią P1 susikirtimo tašką su 0 ° C ir P2 susikirtimo tašką su 100 ° C. Remiantis grafiku, net jei žinome tik dujų slėgį, temperatūrą taip pat galima lengvai žinoti ir net numatyti.

Kelvino skalė

Jei aukščiau esančiame grafike nubrėžta įstriža linija kerta T o C ašį, tai kai dujų slėgis = 0, dujų temperatūra = -273,15 ° C. Galbūt manome, kad dujų temperatūra esant 0 slėgiui kinta priklausomai nuo dujų rūšies pastovaus tūrio dujų termometro vamzdelyje. Remiantis eksperimentais, net jei dujų rūšis skiriasi, kai dujų slėgis tampa lygus nuliui, temperatūra visada yra -273,15 ° C. Taigi, šią temperatūrą galime naudoti kaip standartinę temperatūros skalę (dar vadinamą absoliučia nulio temperatūra). Ši absoliuti nulio temperatūra yra žinoma kaip absoliučios skalės arba Kelvino skalė. Kelvinas yra velionio lordo Kelvino (1824–1907), buvusio britų fiziko, vardas.

Šioje skalėje temperatūra išreiškiama kelvinais (K), o ne kelvino laipsniais (oK). Intervalas tarp laipsnių yra toks pat kaip ir Celsijaus skalėje, bet nulinė vertė yra perkelta į 0 K. Taigi 0 K = -273,15 o°C ir 273,15 K = 0 oC. Temperatūrą pagal Celsijų skalę galima konvertuoti į Kelvino skalę pridedant 273,15. Panašiai, temperatūrą pagal Kelvino skalę galima konvertuoti į Celsijaus skalę atėmus 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15

1.20 klausimo pavyzdys oC = … K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293 tūkst

2 pavyzdžio klausimas. 80 ° F = … K

Temperatūros konvertavimo klausimų pavyzdys - 3

Nuoroda