Om vi kalibrerar olika typer av termometrar, till exempel en kvicksilvertermometer och en alkoholtermometer, är skalorna på båda termometrarna desamma endast vid 0 ° C (eller 32 ° F) och 100 ° C (eller 212 ° F). Om vi använder båda termometrarna för att mäta lufttemperaturen, kommer siffrorna som visas av varje termometrar inte nödvändigtvis att vara desamma. Det kan vara så att kvicksilvertermometern visar 48 ° C, medan alkoholtermometern visar 46 ° C. Detta beror på att expansionshastigheten för kvicksilver och alkohol är olika. Likaså med andra typer av termometrar, såsom bimetalltermometrar etc. Temperaturskalan som bestäms på detta sätt är mycket beroende av egenskaperna hos de använda materialen.
Eftersom temperaturskalan som fastställs med en konventionell termometer har sina nackdelar behöver vi en standardtermometer. En standardtermometer gör det möjligt att fastställa en mer exakt temperaturskala utan att behöva förlita oss på ett materials egenskaper.
En nästan perfekt termometer är en gastermometer med konstant volym . Principen för hur en gastermometer med konstant volym fungerar är följande: Gasens volym hålls konstant, eller oförändrad. När temperaturen ökar ökar även gastrycket.
Inuti rör 1 och 2 finns kvicksilver. Gasvolymen hålls konstant genom att höja eller sänka rör 2 så att kvicksilvernivån i rör 1 alltid är vid referensmärket. Om temperaturen ökar ökar även gastrycket i röret. Därför måste rör 2 höjas högre så att gasvolymen förblir konstant. Gastrycket kan bestämmas genom att avläsa höjden på kvicksilverpelaren (h) i rör 2. Om du använder den manuella metoden, kom ihåg att en kvicksilverpelare med en höjd på 760 mm = 1 atm (1 atmosfär) tryck. I sofistikerade gastermometrar med konstant volym finns det redan en tryckmätare. Behållaren som innehåller gasen är också utformad så att gasen alltid har en konstant volym. Så det som mäts är bara tryckförändringen.
För att kalibrera en gastermometer med konstant volym kan vi mäta gastrycket vid två temperaturer. Låt oss till exempel använda ispunkts- och ångpunktstemperaturerna. Gastermometrar med konstant volym kalibreras vid ett tryck på 1 atm. Stegen för att kalibrera en termometer är följande.
Först placeras gasflaskan i en behållare som innehåller is och vatten. Gasvolymen hålls konstant, därför måste rör 2 sänkas så att kvicksilvernivån i rör 1 förblir vid referenspunkten. Om gasvolymen inte har förändrats, registrera höjden på kvicksilverpelaren (h) i rör 2. Använd h för att beräkna trycket. Om du använder en sofistikerad gastermometer med konstant volym, sänks den gasfyllda cylindern direkt ner i behållaren som innehåller is och vatten. Det finns redan en tryckmätare. Registrera gastrycket (låt oss säga att detta är tryck 1 eller P 1 ).
Andra, En gasflaska sätts in i en behållare som innehåller vatten som värms upp. För att bibehålla en konstant gasvolym höjs rör 2 så att kvicksilvernivån i rör 1 förblir vid referenspunkten. Om gasvolymen förblir oförändrad, registrera vattenpelarens höjd.
kvicksilver (h) i rör 2. Använd h för att beräkna gastrycket (låt oss säga att detta är tryck 2 eller P2)
För det tredje , skapa ett diagram som visar sambandet mellan tryck och temperatur. Se exemplet nedan.
P1 är gastrycket vid ispunktstemperaturen (0 ° C) och P2 är gastrycket vid ångpunktstemperaturen (100 ° C) . Dra en linje som förbinder skärningspunkten för P1 med 0 ° C och skärningspunkten för P2 med 100 ° C. Genom att hänvisa till grafen, även om vi bara känner till gastrycket, kan temperaturen också lätt kännas till och till och med förutsägas.
Kelvinskalan
Om den sneda linjen i grafen ovan ritas så att den skär T o C-axeln, så är gastemperaturen = -273,15 ° C när gastrycket = 0. Vi kanske tror att gastemperaturen vid tryck 0 varierar beroende på vilken typ av gas det finns i gastermometerröret med konstant volym. Baserat på experiment, även om gastypen är olika, är temperaturen alltid -273,15 ° C när gastrycket blir noll. Därför kan vi använda denna temperatur som en standardtemperaturskala (även känd som absoluta nollpunktstemperaturen). Denna absoluta nollpunktstemperatur är känd som smeknamnet för den absoluta skalan eller Kelvinskalan. Kelvin är namnet på den avlidne Lord Kelvin (1824-1907), en tidigare brittisk fysiker.
På denna skala uttrycks temperaturen i Kelvin (K), inte grader Kelvin (oK). Intervallet mellan grader är detsamma som på Celsiusskalan, men nollvärdet är förskjutet till 0 K. Så 0 K = -273,15 oC och 273,15 K = 0 oC. Temperaturen i Celsius-skalan kan omvandlas till Kelvin-skalan genom att lägga till 273,15. På samma sätt kan temperaturen i Kelvin-skalan omvandlas till Celsius-skalan genom att subtrahera 273,15.
T(K) = T(oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
Exempelfråga 1.40 oC = …. K
T(K) = T(C) + 273
T = 20 000 + 10 000
T = 293K
Exempelfråga 2. 80 o F = …. K
