Hvis vi kalibrerer forskjellige typer termometre, for eksempel et kvikksølvtermometer og et alkoholtermometer, er skalaen til begge termometrene den samme bare ved 0 ° C (eller 32 ° F) og 100 ° C (eller 212 ° F). Hvis vi bruker begge termometrene til å måle lufttemperatur, vil ikke tallene som vises av hvert termometer nødvendigvis være de samme. Det kan være at kvikksølvtermometeret viser 48 ° C, mens alkoholtermometeret viser 46 ° C. Dette er fordi ekspansjonshastigheten til kvikksølv og alkohol er forskjellig. Det samme gjelder for andre typer termometre, som bimetalltermometere osv. Temperaturskalaen som bestemmes på denne måten er svært avhengig av egenskapene til materialene som brukes.
Fordi temperaturskalaen som fastsettes ved hjelp av et konvensjonelt termometer har sine ulemper, trenger vi et standardtermometer. Et standardtermometer lar oss etablere en mer presis temperaturskala uten å måtte stole på materialets egenskaper.
Et nesten perfekt termometer er gasstermometeret med konstant volum . Prinsippet for virkemåten til et gasstermometer med konstant volum er som følger: Gassvolumet holdes konstant, eller uendret. Når temperaturen øker, øker også gasstrykket.
Inne i rør 1 og 2 er det kvikksølv. Gassvolumet holdes konstant ved å heve eller senke rør 2 slik at kvikksølvnivået i rør 1 alltid er på referansemerket. Hvis temperaturen øker, øker også gasstrykket i røret. Derfor må rør 2 heves høyere slik at gassvolumet forblir konstant. Gasstrykket kan bestemmes ved å lese av høyden på kvikksølvsøylen (h) i rør 2. Hvis du bruker den manuelle metoden, husk bare at en kvikksølvsøyle på 760 mm høyde = 1 atm (1 atmosfære) trykk. I sofistikerte gasstermometre med konstant volum finnes det allerede en trykkteller. Beholderen som inneholder gassen er også utformet slik at gassen alltid har et konstant volum. Så det som måles er bare trykkendringen.
For å kalibrere et gasstermometer med konstant volum kan vi måle gasstrykket ved to temperaturer. La oss for eksempel bruke ispunkt- og damppunkttemperaturene. Gasstermometere med konstant volum kalibreres ved et trykk på 1 atm. Fremgangsmåten for å kalibrere et termometer er som følger.
Først plasseres gassflasken i en beholder som inneholder is og vann. Gassvolumet holdes konstant, derfor må rør 2 senkes slik at kvikksølvnivået i rør 1 forblir på referansepunktet. Hvis gassvolumet ikke har endret seg, registrer høyden på kvikksølvsøylen (h) i rør 2. Bruk h til å beregne trykket. Hvis du bruker et sofistikert gasstermometer med konstant volum, senkes den gassfylte sylinderen direkte ned i beholderen som inneholder is og vann. Det finnes allerede en trykkmåler. Registrer gasstrykket (la oss si at dette er trykk 1 eller P 1 ).
Sekund, En gassflaske settes inn i en beholder som inneholder vann som varmes opp. For å opprettholde et konstant gassvolum heves rør 2 slik at kvikksølvnivået i rør 1 forblir på referansepunktet. Hvis gassvolumet forblir uendret, registrer høyden på vannsøylen.
kvikksølv (h) i rør 2. Bruk h til å beregne gasstrykket (la oss si at dette er trykk 2 eller P2)
For det tredje , lag en graf som viser forholdet mellom trykk og temperatur. Se eksempelet nedenfor.
P1 er gasstrykket ved ispunkttemperaturen (0 ° C) og P2 er gasstrykket ved damppunkttemperaturen (100 ° C). Tegn en linje som forbinder skjæringspunktet mellom P1 og 0 ° C og skjæringspunktet mellom P2 og 100 ° C . Ved å referere til grafen, selv om vi bare kjenner gasstrykket, kan temperaturen også lett bli kjent og til og med forutsagt.
Kelvin-skalaen
Hvis den skrå linjen på grafen ovenfor tegnes for å skjære T o C-aksen, så er gasstemperaturen = -273,15 o C når gasstrykket = 0. Kanskje vi tror at gasstemperaturen ved trykk 0 varierer, avhengig av gasstypen i røret til gasstermometeret med konstant volum. Basert på eksperimenter, selv om gasstypen er forskjellig, er temperaturen alltid -273,15 o C når gasstrykket blir null. Dermed kan vi bruke denne temperaturen som en standard temperaturskala (også kjent som absolutt nullpunktstemperatur). Denne absolutte nullpunktstemperaturen er kjent som kallenavnet for absolutt skala eller Kelvin-skalaen. Kelvin er navnet til den avdøde Lord Kelvin (1824–1907), en tidligere britisk fysiker.
På denne skalaen uttrykkes temperaturen i Kelvin (K), ikke grader Kelvin (oK). Intervallet mellom grader er det samme som på Celsius-skalaen, men nullverdien er forskjøvet til 0 K. Så 0 K = -273,15 oC og 273,15 K = 0 oC. Temperatur i Celsius-skala kan konverteres til Kelvin-skala ved å legge til 273,15. På samme måte kan temperatur i Kelvin-skala konverteres til Celsius-skala ved å trekke fra 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Eksempelspørsmål 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K
Eksempelspørsmål 2. 80 o F = …. K
