ഗ്യാസ് തെർമോമീറ്റർ

വ്യത്യസ്ത തരം തെർമോമീറ്ററുകൾ, ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു മെർക്കുറി തെർമോമീറ്ററും ഒരു ആൽക്കഹോൾ തെർമോമീറ്ററും കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്താൽ , രണ്ട് തെർമോമീറ്ററുകളുടെയും സ്കെയിലുകൾ 0 ° C (അല്ലെങ്കിൽ 32 ° F) ലും 100 ° C (അല്ലെങ്കിൽ 212 ° F) ലും മാത്രമേ തുല്യമാകൂ. വായുവിന്റെ താപനില അളക്കാൻ രണ്ട് തെർമോമീറ്ററുകളും ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഓരോ തെർമോമീറ്ററും കാണിക്കുന്ന സംഖ്യകൾ ഒരുപോലെയാകണമെന്നില്ല. മെർക്കുറി തെർമോമീറ്റർ 48 ° C കാണിക്കുമ്പോൾ, ആൽക്കഹോൾ തെർമോമീറ്റർ 46 ° C കാണിക്കുന്നുണ്ടാകാം. മെർക്കുറിയുടെയും ആൽക്കഹോളിന്റെയും വികാസ നിരക്ക് വ്യത്യസ്തമാണെന്നതിനാലാണിത്. ബൈമെറ്റാലിക് തെർമോമീറ്ററുകൾ പോലുള്ള മറ്റ് തരം തെർമോമീറ്ററുകളിലും ഇത് ബാധകമാണ്. ഈ രീതിയിൽ നിർണ്ണയിക്കുന്ന താപനില സ്കെയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഗുണങ്ങളെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരു പരമ്പരാഗത തെർമോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് സ്ഥാപിക്കുന്ന താപനില സ്കെയിലിന് അതിന്റേതായ പോരായ്മകൾ ഉള്ളതിനാൽ , നമുക്ക് ഒരു സാധാരണ തെർമോമീറ്റർ ആവശ്യമാണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഗുണങ്ങളെ ആശ്രയിക്കാതെ തന്നെ കൂടുതൽ കൃത്യമായ താപനില സ്കെയിൽ സ്ഥാപിക്കാൻ ഒരു സാധാരണ തെർമോമീറ്റർ നമ്മെ അനുവദിക്കുന്നു.

ഏതാണ്ട് പൂർണതയുള്ള ഒരു തെർമോമീറ്റർ സ്ഥിര വ്യാപ്ത വാതക തെർമോമീറ്ററാണ് . സ്ഥിര വ്യാപ്ത വാതക തെർമോമീറ്ററിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം ഇപ്രകാരമാണ്: വാതകത്തിന്റെ വ്യാപ്തം സ്ഥിരമായി അല്ലെങ്കിൽ മാറ്റമില്ലാതെ നിലനിർത്തുന്നു. താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വാതക മർദ്ദവും വർദ്ധിക്കുന്നു.

ഗ്യാസ് തെർമോമീറ്റർ - 1പൈപ്പ് 1 ഉം 2 ഉം ഉള്ളിൽ മെർക്കുറി ഉണ്ട്. പൈപ്പ് 2 ഉയർത്തുകയോ താഴ്ത്തുകയോ ചെയ്തുകൊണ്ട് വാതകത്തിന്റെ അളവ് സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുന്നു, അങ്ങനെ പൈപ്പ് 1 ലെ മെർക്കുറി ലെവൽ എല്ലായ്പ്പോഴും റഫറൻസ് മാർക്കിലായിരിക്കും. താപനില വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ട്യൂബിലെ വാതക മർദ്ദവും വർദ്ധിക്കുന്നു. അതിനാൽ, പൈപ്പ് 2 കൂടുതൽ ഉയർത്തണം, അങ്ങനെ വാതകത്തിന്റെ അളവ് സ്ഥിരമായി തുടരും. പൈപ്പ് 2 ലെ മെർക്കുറി കോളത്തിന്റെ (h) ഉയരം വായിച്ചുകൊണ്ട് വാതക മർദ്ദം നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും. മാനുവൽ രീതി ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, 760 mm ഉയരമുള്ള ഒരു മെർക്കുറി കോളം = 1 atm (1 atmosphere) മർദ്ദമാണെന്ന് ഓർമ്മിക്കുക. സങ്കീർണ്ണമായ സ്ഥിരമായ വോളിയം ഗ്യാസ് തെർമോമീറ്ററുകളിൽ ഇതിനകം ഒരു പ്രഷർ കൗണ്ടർ ഉണ്ട്. വാതകത്തിന് എല്ലായ്പ്പോഴും സ്ഥിരമായ വോളിയം ഉണ്ടായിരിക്കുന്ന തരത്തിലാണ് വാതകം അടങ്ങിയ കണ്ടെയ്നറും രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. അതിനാൽ അളക്കുന്നത് മർദ്ദത്തിലെ മാറ്റം മാത്രമാണ്.

ഒരു സ്ഥിര വ്യാപ്ത വാതക തെർമോമീറ്റർ കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിന്, നമുക്ക് രണ്ട് താപനിലകളിൽ വാതക മർദ്ദം അളക്കാൻ കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, നമുക്ക് ഐസ് പോയിന്റും നീരാവി പോയിന്റ് താപനിലയും ഉപയോഗിക്കാം. സ്ഥിര വ്യാപ്ത വാതക തെർമോമീറ്ററുകൾ 1 atm മർദ്ദത്തിലാണ് കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നത്. ഒരു തെർമോമീറ്റർ കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഘട്ടങ്ങൾ ഇപ്രകാരമാണ്.

ആദ്യം, ഗ്യാസ് സിലിണ്ടർ ഐസും വെള്ളവും അടങ്ങിയ ഒരു പാത്രത്തിൽ സ്ഥാപിക്കുന്നു. വാതകത്തിന്റെ അളവ് സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുന്നു, അതിനാൽ പൈപ്പ് 2 താഴ്ത്തണം, അങ്ങനെ പൈപ്പ് 1 ലെ മെർക്കുറി ലെവൽ റഫറൻസ് പോയിന്റിൽ തുടരും. വാതകത്തിന്റെ അളവ് മാറിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ, പൈപ്പ് 2 ലെ മെർക്കുറി കോളത്തിന്റെ (h) ഉയരം രേഖപ്പെടുത്തുക. മർദ്ദം കണക്കാക്കാൻ h ഉപയോഗിക്കുക. ഒരു സങ്കീർണ്ണമായ സ്ഥിരമായ വോളിയം ഗ്യാസ് തെർമോമീറ്റർ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഗ്യാസ് നിറച്ച സിലിണ്ടർ നേരിട്ട് ഐസും വെള്ളവും അടങ്ങിയ പാത്രത്തിൽ മുക്കിവയ്ക്കും. ഇതിനകം ഒരു പ്രഷർ ഗേജ് ഉണ്ട്. വാതക മർദ്ദം രേഖപ്പെടുത്തുക (ഇത് മർദ്ദം 1 അല്ലെങ്കിൽ P 1 ആണെന്ന് പറയാം )

രണ്ടാമത്, വെള്ളം ചൂടാക്കുന്ന ഒരു പാത്രത്തിലേക്ക് ഒരു ഗ്യാസ് സിലിണ്ടർ തിരുകുന്നു. സ്ഥിരമായ വാതക വ്യാപ്തം നിലനിർത്താൻ, പൈപ്പ് 1 ലെ മെർക്കുറി ലെവൽ റഫറൻസ് പോയിന്റിൽ തുടരുന്ന തരത്തിൽ പൈപ്പ് 2 ഉയർത്തുന്നു. വാതക വ്യാപ്തം മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുകയാണെങ്കിൽ, ജല നിരയുടെ ഉയരം രേഖപ്പെടുത്തുക. കെൽവിൻ സ്കെയിൽപൈപ്പ് 2 ലെ മെർക്കുറി (h). വാതക മർദ്ദം കണക്കാക്കാൻ h ഉപയോഗിക്കുക (ഇത് മർദ്ദം 2 അല്ലെങ്കിൽ P ആണെന്ന് പറയാം.2)

മൂന്നാമതായി , മർദ്ദവും താപനിലയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വ്യക്തമാക്കുന്ന ഒരു ഗ്രാഫ് സൃഷ്ടിക്കുക. താഴെയുള്ള ഉദാഹരണം കാണുക.

ഐസ് പോയിന്റ് താപനിലയിലെ (0 o C) വാതക മർദ്ദമാണ് P 1 , നീരാവി പോയിന്റ് താപനിലയിലെ (100 o C) വാതക മർദ്ദമാണ് P 2. P 1 ന്റെ കവല പോയിന്റിനെ 0 o C യുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഒരു രേഖ വരയ്ക്കുക, P 2 ന്റെ കവല പോയിന്റിനെ 100 o C യുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുക. ഗ്രാഫ് പരാമർശിക്കുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് വാതക മർദ്ദം മാത്രമേ അറിയൂ എങ്കിലും, താപനില എളുപ്പത്തിൽ അറിയാനും പ്രവചിക്കാനും കഴിയും.

കെൽവിൻ സ്കെയിൽ

മുകളിലുള്ള ഗ്രാഫിലെ ചരിഞ്ഞ രേഖ T o C അച്ചുതണ്ടിനെ വിഭജിക്കുന്നതിനായി വരച്ചാൽ , വാതക മർദ്ദം = 0 ആകുമ്പോൾ, വാതക താപനില = -273,15 o C ആയിരിക്കും. സ്ഥിരമായ വ്യാപ്ത ഗ്യാസ് തെർമോമീറ്റർ ട്യൂബിലെ വാതകത്തിന്റെ തരം അനുസരിച്ച്, പൂജ്യം മർദ്ദത്തിലുള്ള വാതക താപനില വ്യത്യാസപ്പെടുമെന്ന് നമുക്ക് തോന്നാം. പരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വാതകത്തിന്റെ തരം വ്യത്യസ്തമാണെങ്കിലും, വാതക മർദ്ദം പൂജ്യമാകുമ്പോൾ, താപനില എല്ലായ്പ്പോഴും -273,15 o C ആയിരിക്കും. അതിനാൽ, നമുക്ക് ഈ താപനില ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് താപനില സ്കെയിലായി ഉപയോഗിക്കാം (അബ്സൊല്യൂട്ട് സീറോ താപനില എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു). ഈ കേവല പൂജ്യം താപനില കേവല സ്കെയിൽ വിളിപ്പേര് അല്ലെങ്കിൽ കെൽവിൻ സ്കെയിൽ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. മുൻ ബ്രിട്ടീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ പരേതനായ ലോർഡ് കെൽവിന്റെ (1824-1907) പേരാണ് കെൽവിൻ.

ഈ സ്കെയിലിൽ, താപനില കെൽവിൻ (K) യിലാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്, കെൽവിൻ ഡിഗ്രികളിലല്ല (oകെ). ഡിഗ്രികൾക്കിടയിലുള്ള ഇടവേള സെൽഷ്യസ് സ്കെയിലിലെ പോലെ തന്നെയാണ്, പക്ഷേ പൂജ്യം മൂല്യം 0 കെയിലേക്ക് മാറ്റുന്നു. അതിനാൽ 0 കെ = -273,15 oസി യും 273,15 കെ = 0 ഉം oC. സെൽഷ്യസ് സ്കെയിലിലെ താപനില 273,15 കൂട്ടി കെൽവിൻ സ്കെയിലിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാം. അതുപോലെ, കെൽവിൻ സ്കെയിലിലെ താപനില 273,15 കുറച്ചു സെൽഷ്യസ് സ്കെയിലിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാം.
ടി (കെ) = ടി (oസി) + 273,15
ടി (oസി) = ടി (കെ) – 273,15

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 1.20 oസി = …. കെ
ടി(കെ) = ടി(സി) + 273
ടി = 20 + 273
ടി = 293 കെ

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 2. 80 o F = …. K

താപനില പരിവർത്തന ചോദ്യങ്ങളുടെ ഉദാഹരണം - 3

റഫറൻസ്