Plinski termometer

Če kalibriramo različne vrste termometrov, na primer živosrebrni termometer in alkoholni termometer, sta skali obeh termometrov enaki le pri 0 ° C (ali 32 ° F) in 100 ° C (ali 212 ° F). Če za merjenje temperature zraka uporabimo oba termometra, številke, ki jih prikazujeta oba termometra, ne bodo nujno enake. Lahko se zgodi, da živosrebrni termometer kaže 48 ° C, alkoholni termometer pa 46 ° C. To je zato, ker se hitrost raztezanja živega srebra in alkohola razlikuje. Enako velja za druge vrste termometrov, kot so bimetalni termometri itd. Temperaturna skala, določena na ta način, je zelo odvisna od lastnosti uporabljenih materialov.

Ker ima temperaturna lestvica, določena s konvencionalnim termometrom, svoje pomanjkljivosti, potrebujemo standardni termometer. Standardni termometer nam omogoča, da določimo natančnejšo temperaturno lestvico, ne da bi se morali zanašati na lastnosti materiala.

Skoraj popoln termometer je plinski termometer s konstantno prostornino . Načelo delovanja plinskega termometra s konstantno prostornino je naslednje: prostornina plina se ohranja konstantna oziroma nespremenjena. Z naraščanjem temperature se povečuje tudi tlak plina.

Plinski termometer - 1V ceveh 1 in 2 je živo srebro. Prostornina plina se ohranja konstantna z dvigovanjem ali spuščanjem cevi 2, tako da je nivo živega srebra v cevi 1 vedno na referenčni oznaki. Če se temperatura poveča, se poveča tudi tlak plina v cevi. Zato je treba cev 2 dvigniti višje, da prostornina plina ostane konstantna. Tlak plina lahko določimo z odčitavanjem višine stebra živega srebra (h) v cevi 2. Če uporabljate ročno metodo, ne pozabite, da steber živega srebra, visok 760 mm, ustreza 1 atm (1 atmosferi) tlaka. V dovršenih plinskih termometrih s konstantno prostornino je že vgrajen števec tlaka. Tudi posoda, ki vsebuje plin, je zasnovana tako, da ima plin vedno konstantno prostornino. Torej se meri le sprememba tlaka.

Za kalibracijo plinskega termometra s konstantno prostornino lahko izmerimo tlak plina pri dveh temperaturah. Na primer, uporabimo temperaturo ledišča in temperaturo parjenja. Plinski termometri s konstantno prostornino se kalibrirajo pri tlaku 1 atm. Koraki za kalibracijo termometra so naslednji.

Najprej se plinska jeklenka postavi v posodo z ledom in vodo. Prostornina plina se ohranja konstantna, zato je treba cev 2 znižati, tako da nivo živega srebra v cevi 1 ostane na referenčni točki. Če se prostornina plina ni spremenila, zabeležite višino živega srebra (h) v cevi 2. Za izračun tlaka uporabite h. Če uporabljate sofisticiran plinski termometer s konstantno prostornino, je jeklenka, napolnjena s plinom, neposredno potopljena v posodo z ledom in vodo. Že je nameščen manometer. Zapišite tlak plina (recimo, da je to tlak 1 ali P1 ).

Drugič, Plinska jeklenka je vstavljena v posodo z vodo, ki se segreva. Za ohranjanje konstantne prostornine plina se cev 2 dvigne tako, da nivo živega srebra v cevi 1 ostane na referenčni točki. Če prostornina plina ostane nespremenjena, zabeležite višino vodnega stolpca. Kelvinova lestvicaživo srebro (h) v cevi 2. Z uporabo h izračunajte tlak plina (recimo, da je to tlak 2 ali P2)

Tretjič , ustvarite graf, ki prikazuje razmerje med tlakom in temperaturo. Glejte spodnji primer.

P1 je tlak plina pri temperaturi ledišča (0 ° C), P2 pa je tlak plina pri temperaturi parjenja (100 ° C). Narišite črto , ki povezuje presečišče P1 z 0 ° C in presečišče P2 s 100 ° C. S pomočjo grafa lahko, čeprav poznamo le tlak plina, enostavno poznamo in celo napovemo tudi temperaturo.

Kelvinova lestvica

Če poševno črto na zgornjem grafu narišemo tako, da seka os T o C, potem je pri tlaku plina = 0 temperatura plina = -273,15 ° C. Morda mislimo, da se temperatura plina pri tlaku 0 spreminja glede na vrsto plina v cevi plinskega termometra s konstantno prostornino. Na podlagi poskusov je temperatura, čeprav je vrsta plina drugačna, vedno -273,15 ° C, ko tlak plina pade na nič. Tako lahko to temperaturo uporabimo kot standardno temperaturno lestvico (znano tudi kot temperatura absolutne ničle). Ta temperatura absolutne ničle je znana kot vzdevek absolutne lestvice ali Kelvinova lestvica. Kelvin je ime pokojnega lorda Kelvina (1824–1907), nekdanjega britanskega fizika.

Na tej lestvici je temperatura izražena v Kelvinih (K), ne v stopinjah Kelvina (oK). Interval med stopinjami je enak kot na Celzijevi lestvici, vendar je ničelna vrednost premaknjena na 0 K. Torej 0 K = -273,15 oC in 273,15 K = 0 oC. Temperaturo v Celzijevi lestvici lahko pretvorimo v Kelvinovo lestvico tako, da k njej prištejemo 273,15. Podobno lahko temperaturo v Kelvinovi lestvici pretvorimo v Celzijevo lestvico tako, da k njej odštejemo 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15

Primer vprašanja 1.20 oC = ….K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 + 273
T = 293K

Primer vprašanja 2. 80 ° F = … K

Primer vprašanj za pretvorbo temperature - 3

Referensi