Если откалибровать разные типы термометров, например, ртутный и спиртовой, шкалы обоих термометров будут одинаковыми только на отметках 0 ° C (или 32 ° F) и 100 ° C (или 212 ° F). Если использовать оба термометра для измерения температуры воздуха, показания каждого из них не обязательно будут одинаковыми. Например, ртутный термометр может показать 48 ° C, а спиртовой — 46 ° C. Это связано с тем, что коэффициенты расширения ртути и спирта различны. То же самое относится и к другим типам термометров, таким как биметаллические термометры и т. д. Шкала температуры, определяемая таким образом, сильно зависит от свойств используемых материалов.
Поскольку температурная шкала, устанавливаемая с помощью обычного термометра, имеет свои недостатки, нам необходим стандартный термометр. Стандартный термометр позволяет установить более точную температурную шкалу, не полагаясь на свойства материала.
Практически идеальным термометром является газовый термометр постоянного объема . Принцип работы газового термометра постоянного объема следующий: объем газа остается постоянным, или неизменным. По мере повышения температуры давление газа также увеличивается.
Внутри трубок 1 и 2 находится ртуть. Объем газа поддерживается постоянным путем подъема или опускания трубки 2 таким образом, чтобы уровень ртути в трубке 1 всегда находился на отметке. При повышении температуры давление газа в трубке также увеличивается. Поэтому трубку 2 необходимо поднимать выше, чтобы объем газа оставался постоянным. Давление газа можно определить, считывая высоту ртутного столба (h) в трубке 2. При использовании ручного метода следует помнить, что ртутный столб высотой 760 мм равен 1 атм (1 атмосфере) давления. В современных газовых термометрах постоянного объема уже имеется счетчик давления. Емкость, содержащая газ, также сконструирована таким образом, чтобы газ всегда имел постоянный объем. Таким образом, измеряется только изменение давления.
Для калибровки газового термометра постоянного объема можно измерить давление газа при двух температурах. Например, возьмем температуру точки замерзания и температуру точки парообразования. Газовые термометры постоянного объема калибруются при давлении 1 атм. Этапы калибровки термометра следующие.
Сначала газовый баллон помещают в емкость со льдом и водой. Объем газа поддерживается постоянным, поэтому трубу 2 необходимо опустить так, чтобы уровень ртути в трубе 1 оставался на контрольной точке. Если объем газа не изменился, запишите высоту столбика ртути (h) в трубе 2. Используйте h для расчета давления. При использовании сложного газового термометра постоянного объема, заполненный газом баллон погружают непосредственно в емкость со льдом и водой. Манометр уже имеется. Запишите давление газа (допустим, это давление 1 или P1 ).
Во-вторых, Газовый баллон вставляется в емкость с нагреваемой водой. Для поддержания постоянного объема газа труба 2 поднимается так, чтобы уровень ртути в трубе 1 оставался на контрольной точке. Если объем газа остается неизменным, запишите высоту водяного столба. 
Ртуть (h) в трубе 2. Используйте h для расчета давления газа (допустим, это давление 2 или P).2)
В-третьих , постройте график, отображающий зависимость давления от температуры. См. пример ниже.
P1 — это давление газа при температуре точки замерзания (0 ° C), а P2 — это давление газа при температуре точки парообразования (100 ° C). Проведите линию, соединяющую точку пересечения P1 с 0 ° C и точку пересечения P2 с 100 ° C. Глядя на график, можно легко определить и даже предсказать температуру, даже зная только давление газа.
шкала Кельвина
Если провести наклонную линию на графике выше так, чтобы она пересекала ось T ° C, то при давлении газа, равном 0, температура газа составит -273,15 ° C. Возможно, мы считаем, что температура газа при нулевом давлении изменяется в зависимости от типа газа в трубке газового термометра постоянного объема. На основе экспериментов установлено, что даже при различном типе газа, при нулевом давлении температура всегда равна -273,15 ° C. Таким образом, мы можем использовать эту температуру в качестве стандартной температурной шкалы (также известной как абсолютный нуль). Эта абсолютная нулевая температура известна как шкала абсолютного нуля или шкала Кельвина. Кельвин — это имя покойного лорда Кельвина (1824–1907), бывшего британского физика.
В этой шкале температура выражается в Кельвинах (К), а не в градусах Кельвина (oК). Интервал между градусами такой же, как и по шкале Цельсия, но нулевое значение смещено к 0 К. Таким образом, 0 К = -273,15 oC и 273,15 K = 0 oC. Температуру по шкале Цельсия можно перевести в шкалу Кельвина, прибавив 273,15. Аналогично, температуру по шкале Кельвина можно перевести в шкалу Цельсия, вычтя 273,15.
T (K) = T (oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Пример вопроса 1.20 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
Т = 20 + 273
Т = 293 К
Пример вопроса 2. 80 ° F = ….K
