Gāzes termometrs

Ja kalibrējam dažādu veidu termometrus, piemēram, dzīvsudraba termometru un spirta termometru, abu termometru skalas ir vienādas tikai 0 ° C (jeb 32 ° F) un 100 ° C (jeb 212 ° F) temperatūrā. Ja gaisa temperatūras mērīšanai izmantojam abus termometrus, katra termometra rādītie skaitļi ne vienmēr būs vienādi. Var gadīties, ka dzīvsudraba termometrs rāda 48 ° C, bet spirta termometrs — 46 ° C. Tas ir tāpēc, ka dzīvsudraba un spirta izplešanās ātrums ir atšķirīgs. Līdzīgi ir ar cita veida termometriem, piemēram, bimetāliskiem termometriem utt. Šādi noteiktā temperatūras skala ir ļoti atkarīga no izmantoto materiālu īpašībām.

Tā kā temperatūras skalai, kas noteikta, izmantojot parasto termometru, ir savi trūkumi, mums ir nepieciešams standarta termometrs. Standarta termometrs ļauj mums noteikt precīzāku temperatūras skalu, nepaļaujoties uz materiāla īpašībām.

Gandrīz ideāls termometrs ir nemainīga tilpuma gāzes termometrs . Pastāvīga tilpuma gāzes termometra darbības princips ir šāds: gāzes tilpums tiek uzturēts nemainīgs jeb nemainīgs. Pieaugot temperatūrai, palielinās arī gāzes spiediens.

Gāzes termometrs - 11. un 2. caurules iekšpusē ir dzīvsudrabs. Gāzes tilpums tiek uzturēts nemainīgs, paceļot vai pazeminot 2. cauruli tā, lai dzīvsudraba līmenis 1. caurulē vienmēr būtu pie atskaites atzīmes. Ja temperatūra paaugstinās, palielinās arī gāzes spiediens caurulē. Tāpēc 2. caurule ir jāpaceļ augstāk, lai gāzes tilpums paliktu nemainīgs. Gāzes spiedienu var noteikt, nolasot dzīvsudraba staba augstumu (h) 2. caurulē. Ja izmanto manuālo metodi, atcerieties, ka 760 mm augsts dzīvsudraba stabs = 1 atm (1 atmosfēra) spiediena. Sarežģītos nemainīga tilpuma gāzes termometros jau ir spiediena skaitītājs. Tvertne, kurā atrodas gāze, ir arī konstruēta tā, lai gāzei vienmēr būtu nemainīgs tilpums. Tātad tiek mērīta tikai spiediena izmaiņas.

Lai kalibrētu nemainīga tilpuma gāzes termometru, mēs varam izmērīt gāzes spiedienu divās temperatūrās. Piemēram, izmantosim sasalšanas punkta un tvaika punkta temperatūras. Pastāvīga tilpuma gāzes termometrus kalibrē 1 atm spiedienā. Termometra kalibrēšanas darbības ir šādas.

Vispirms gāzes balonu ievieto traukā, kurā ir ledus un ūdens. Gāzes tilpums tiek uzturēts nemainīgs, tāpēc 2. caurule ir jānolaiž tā, lai dzīvsudraba līmenis 1. caurulē paliktu atskaites punktā. Ja gāzes tilpums nav mainījies, pierakstiet dzīvsudraba staba augstumu (h) 2. caurulē. Izmantojiet h, lai aprēķinātu spiedienu. Ja izmantojat sarežģītu nemainīga tilpuma gāzes termometru, ar gāzi pildīts balons ir tieši iegremdēts traukā, kurā ir ledus un ūdens. Jau ir spiediena mērītājs. Pierakstiet gāzes spiedienu (teiksim, ka tas ir spiediens 1 jeb P1 ).

Otrkārt, Gāzes balons tiek ievietots traukā ar karsējamu ūdeni. Lai uzturētu nemainīgu gāzes tilpumu, caurule Nr. 2 tiek pacelta tā, lai dzīvsudraba līmenis caurulē Nr. 1 paliktu atskaites punktā. Ja gāzes tilpums nemainās, pierakstiet ūdens staba augstumu. Kelvina skaladzīvsudrabs (h) 2. caurulē. Izmantojiet h, lai aprēķinātu gāzes spiedienu (teiksim, ka tas ir 2. spiediens jeb P2)

Treškārt , izveidojiet grafiku, kas parāda spiediena un temperatūras sakarību. Skatīt piemēru zemāk.

P1 ir gāzes spiediens ledus punkta temperatūrā (0 ° C), un P2 ir gāzes spiediens tvaika punkta temperatūrā (100 ° C). Novelciet līniju, kas savieno P1 krustpunktu ar 0 ° C un P2 krustpunktu ar 100 ° C. Atsaucoties uz grafiku, pat ja mēs zinām tikai gāzes spiedienu, temperatūru var viegli zināt un pat paredzēt.

Kelvina skala

Ja iepriekš redzamajā grafikā slīpā līnija krustojas ar T o C asi, tad, kad gāzes spiediens ir 0, gāzes temperatūra ir -273,15 ° C. Varbūt mēs domājam, ka gāzes temperatūra pie 0 spiediena mainās atkarībā no gāzes veida nemainīga tilpuma gāzes termometra mēģenē. Pamatojoties uz eksperimentiem, pat ja gāzes veids ir atšķirīgs, kad gāzes spiediens kļūst nulle, temperatūra vienmēr ir -273,15 ° C. Tādējādi mēs varam izmantot šo temperatūru kā standarta temperatūras skalu (pazīstama arī kā absolūtā nulles temperatūra). Šī absolūtā nulles temperatūra ir pazīstama kā absolūtās skalas iesauka vai Kelvina skala. Kelvins ir nu jau mirušā britu fiziķa lorda Kelvina (1824–1907) vārds.

Šajā skalā temperatūra tiek izteikta kelvinos (K), nevis kelvinu grādos (oK). Intervāls starp grādiem ir tāds pats kā Celsija skalā, bet nulles vērtība ir nobīdīta uz 0 K. Tātad 0 K = -273,15 oC un 273,15 K = 0 oC. Temperatūru Celsija skalā var pārvērst Kelvina skalā, pieskaitot 273,15. Tāpat temperatūru Kelvina skalā var pārvērst Celsija skalā, atņemot 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15

1.40. jautājuma piemērs oC = … K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 000 + 10 000
T = 293 K

2. jautājuma piemērs. 80 ° F = ….K

Temperatūras konvertēšanas problēmas piemērs — 3

Atsauce