ग्यास थर्मोमिटर

यदि हामीले विभिन्न प्रकारका थर्मोमिटरहरू क्यालिब्रेट गर्छौं , उदाहरणका लागि पारा थर्मोमिटर र अल्कोहल थर्मोमिटर, दुवै थर्मोमिटरहरूको स्केल ० डिग्री सेल्सियस (वा ३२ डिग्री फारेनहाइट) र १०० डिग्री सेल्सियस (वा २१२ डिग्री फारेनहाइट ) मा मात्र समान हुन्छ। यदि हामीले हावाको तापक्रम मापन गर्न दुवै थर्मोमिटरहरू प्रयोग गर्छौं भने, प्रत्येक थर्मोमिटरले देखाइएका संख्याहरू आवश्यक रूपमा समान हुँदैनन्। यो हुन सक्छ कि पारा थर्मोमिटरले ४८ डिग्री सेल्सियस देखाउँछ, जबकि अल्कोहल थर्मोमिटरले ४६ डिग्री सेल्सियस देखाउँछ। यो किनभने पारा र अल्कोहलको विस्तार दर फरक छ। त्यस्तै गरी अन्य प्रकारका थर्मोमिटरहरू, जस्तै बाइमेटलिक थर्मोमिटरहरू, आदिसँग। यस तरिकाले निर्धारण गरिएको तापक्रम स्केल प्रयोग गरिएको सामग्रीको गुणहरूमा धेरै निर्भर गर्दछ।

परम्परागत थर्मोमिटर प्रयोग गरेर स्थापित तापक्रम मापनका आफ्नै कमजोरीहरू भएकाले , हामीलाई मानक थर्मोमिटर चाहिन्छ। मानक थर्मोमिटरले हामीलाई सामग्रीको गुणहरूमा भर नपरिकनै अझ सटीक तापक्रम मापन स्थापना गर्न अनुमति दिन्छ।

लगभग उत्तम थर्मोमिटर भनेको स्थिर-आयु ग्यास थर्मोमिटर हो । स्थिर-आयु ग्यास थर्मोमिटरको सञ्चालनको सिद्धान्त यस प्रकार छ: ग्यासको आयतन स्थिर वा अपरिवर्तित राखिन्छ। तापक्रम बढ्दै जाँदा, ग्यासको चाप पनि बढ्छ।

ग्यास थर्मोमिटर - १पाइप १ र २ भित्र पारा हुन्छ। पाइप २ लाई बढाएर वा घटाएर ग्यासको मात्रा स्थिर राखिन्छ ताकि पाइप १ मा पाराको स्तर सधैं सन्दर्भ चिन्हमा रहन्छ। यदि तापक्रम बढ्यो भने, ट्यूबमा ग्यासको चाप पनि बढ्छ। त्यसकारण, पाइप २ लाई माथि उठाउनु पर्छ ताकि ग्यासको मात्रा स्थिर रहोस्। पाइप २ मा पारा स्तम्भ (h) को उचाइ पढेर ग्यासको चाप निर्धारण गर्न सकिन्छ। यदि म्यानुअल विधि प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ भने, याद गर्नुहोस् कि ७६० मिमी उच्चको पारा स्तम्भ = १ एटीएम (१ वायुमण्डल) दबाब। परिष्कृत स्थिर भोल्युम ग्यास थर्मोमिटरहरूमा पहिले नै प्रेसर काउन्टर हुन्छ। ग्यास भएको कन्टेनर पनि यसरी डिजाइन गरिएको छ कि ग्यासको सधैं स्थिर भोल्युम हुन्छ। त्यसैले मापन गरिएको कुरा भनेको चापमा परिवर्तन मात्र हो।

स्थिर-भोल्युम ग्यास थर्मोमिटर क्यालिब्रेट गर्न, हामी दुई तापक्रममा ग्यासको चाप मापन गर्न सक्छौं। उदाहरणका लागि, बरफ बिन्दु र वाष्प बिन्दु तापक्रम प्रयोग गरौं। स्थिर-भोल्युम ग्यास थर्मोमिटरहरू १ एटीएमको दबाबमा क्यालिब्रेट गरिन्छन्। थर्मोमिटर क्यालिब्रेट गर्ने चरणहरू निम्नानुसार छन्।

पहिले, ग्यास सिलिन्डरलाई बरफ र पानी भएको कन्टेनरमा राखिन्छ। ग्यासको मात्रा स्थिर राखिन्छ, त्यसैले पाइप २ लाई कम गर्नुपर्छ ताकि पाइप १ मा पाराको स्तर सन्दर्भ बिन्दुमा रहोस्। यदि ग्यासको मात्रा परिवर्तन भएको छैन भने, पाइप २ मा पाराको स्तम्भ (h) को उचाइ रेकर्ड गर्नुहोस्। दबाब गणना गर्न h प्रयोग गर्नुहोस्। यदि परिष्कृत स्थिर मात्रा ग्यास थर्मोमिटर प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ भने, ग्यासले भरिएको सिलिन्डर सिधै बरफ र पानी भएको कन्टेनरमा डुबाइन्छ। पहिले नै प्रेसर गेज छ। ग्यासको चाप रेकर्ड गर्नुहोस् (मानौं यो प्रेसर १ वा P १ हो )

केडुआ, तताइएको पानी भएको कन्टेनरमा ग्यास सिलिन्डर घुसाइन्छ। स्थिर ग्यासको मात्रा कायम राख्न, पाइप २ लाई बढाइन्छ ताकि पाइप १ मा पाराको स्तर सन्दर्भ बिन्दुमा रहोस्। यदि ग्यासको मात्रा अपरिवर्तित रह्यो भने, पानीको स्तम्भको उचाइ रेकर्ड गर्नुहोस्। केल्भिन स्केलपाइप २ मा पारा (h)। ग्यासको चाप गणना गर्न h प्रयोग गर्नुहोस् (मानौं यो चाप २ वा P हो)2)

तेस्रो , चाप र तापक्रम बीचको सम्बन्ध बताउने ग्राफ बनाउनुहोस्। तलको उदाहरण हेर्नुहोस्।

P 1 भनेको बरफ बिन्दु तापक्रम (० डिग्री सेल्सियस) मा ग्यासको चाप हो र P 2 भनेको वाष्प बिन्दु तापक्रम (१०० डिग्री सेल्सियस) मा ग्यासको चाप हो। P 1 को प्रतिच्छेदन बिन्दुलाई ० डिग्री सेल्सियस र P 2 को प्रतिच्छेदन बिन्दुलाई १०० डिग्री सेल्सियसले जोड्ने रेखा कोर्नुहोस्। ग्राफलाई सन्दर्भ गरेर, हामीलाई ग्यासको चाप मात्र थाहा भए पनि, तापक्रम सजिलै थाहा पाउन सकिन्छ र भविष्यवाणी पनि गर्न सकिन्छ।

केल्भिन स्केल

यदि माथिको ग्राफमा रहेको तिरछा रेखालाई T o C अक्षलाई काट्न कोरिएको छ भने , जब ग्यासको चाप = ० हुन्छ, ग्यासको तापक्रम = -२७३.१५ o C हुन्छ। सायद हामी सोच्दछौं कि स्थिर आयतन ग्यास थर्मोमिटर ट्यूबमा रहेको ग्यासको प्रकारमा निर्भर गर्दै ० दबाबमा ग्यासको तापक्रम फरक हुन्छ। प्रयोगहरूको आधारमा, ग्यासको प्रकार फरक भए पनि, जब ग्यासको चाप शून्य हुन्छ, तापक्रम सधैं -२७३.१५ o C हुन्छ। यसरी, हामी यो तापक्रमलाई मानक तापक्रम स्केल (निरपेक्ष शून्य तापक्रम पनि भनिन्छ) को रूपमा प्रयोग गर्न सक्छौं। यो निरपेक्ष शून्य तापक्रमलाई निरपेक्ष स्केल उपनाम वा केल्विन स्केल भनिन्छ। केल्विन स्वर्गीय लर्ड केल्विन (१८२४-१९०७) को नाम हो, जो एक पूर्व ब्रिटिश भौतिकशास्त्री थिए।

यस स्केलमा, तापक्रम केल्भिन (K) मा व्यक्त गरिन्छ, डिग्री केल्भिन (oK) डिग्री बीचको अन्तराल सेल्सियस स्केलमा जस्तै छ, तर शून्य मान ० K मा सारिएको छ। त्यसैले ० K = -२७३.१५ oC र २७३.१५ K = ० oC. सेल्सियस स्केलमा तापक्रमलाई २७३.१५ थपेर केल्भिन स्केलमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। त्यस्तै गरी, केल्भिन स्केलमा तापक्रमलाई २७३.१५ घटाएर सेल्सियस स्केलमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ।
T (K) = T (oग) + ३२
ट (oग) = ट (के) – २७३.१५

उदाहरण प्रश्न १.२० oग = …. के
T(K) = T(C) + २७३
T = २०,००० + १०,०००
T = २९३ किलोवाट

उदाहरण प्रश्न २. ८० o F = …. K

तापक्रम रूपान्तरण प्रश्नहरूको उदाहरण - ३

सन्दर्भ