Gasstermometer. Termometer - en enhet for måling av lufttemperatur

Finnes det et termometer uten kvikksølv? Vi er så vant til at termometre består av et tynt rør fylt med kvikksølv at vi sjelden tenker på hvorfor dette kvikksølvet trengs i dette røret, altså hvordan denne enheten fungerer. Et termometer, eller termometer, er bare en enhet

Væsketermometer Et væsketermometer er det enkleste instrumentet som brukes veldig mye i nesten alle grener av det økonomiske komplekset i Russland, i medisinske institusjoner, i hverdagen for å måle lufttemperaturen i rom (inkludert industrielle,

Kvikksølvtermometer Et kvikksølvtermometer er en enhet som er et flytende termometer designet for å måle temperaturer i området 35-750 ° C. For høye temperaturer kvikksølvtermometre fylle rommet over kvikksølv med nitrogen under trykk,

Motstandstermometer Motstandstermometre er laget av rene metaller og av metaller i halvlederserien. Motstandstermometre er designet for målinger dannet på egenskapene til ledere og halvledere, som viser muligheten

Hvem oppfant termometeret? Har du noen gang lurt på: "Jeg lurer på hvor varmt dette er?" Eller: "Jeg lurer på hvor kaldt det er?" Hvis du er interessert i varme, så forestill deg spekteret av spørsmål knyttet til dette fenomenet som forskere ønsker å avklare! Men

Det finnes mange typer termometre. Hver type har sine egne egenskaper og fordeler. En av de mest populære målerne er et gasstermometer. Denne enheten utmerker seg ved sin praktiske og holdbarhet i drift. Disse enhetene er hovedsakelig laget av glass eller kvarts, så temperaturen som den måler bør være lav eller ikke for høy. Moderne modeller skiller seg fra forgjengerne, men det er ingen grunnleggende endringer i driften av nye enheter.

Egenskaper

Et gasstermometer er en analog av et manometer (trykkmåler). Ofte brukes konstant volummålere. I slike enheter varierer temperaturen på gassen avhengig av trykket. Grensen for et slikt termometer er 1300 K. De presenterte typene termometre er etterspurt. Dessuten på moderne marked nye, forbedrede modeller presenteres.

Prinsippet for drift av et gasstermometer er identisk med et væskemåler og er basert på effekten av utvidelse av en væske ved oppvarming, kun en inert gass brukes her som et arbeidsstoff.

Fordeler

Enheten lar deg måle temperaturen i området fra 270 til 1000 grader. Det er også verdt å merke seg den høye nøyaktigheten til enheten. Gasstermometeret har forte- pålitelighet. Når det gjelder kostnader, er enhetene ganske demokratiske, men prisen vil avhenge av produsenten og kvaliteten på enheten. Når du kjøper en enhet, er det bedre å ikke spare og kjøpe virkelig kvalitetsalternativ, som vil være nøyaktig i drift og vil vare så lenge og effektivt som mulig.

Anvendelsesområde

Gassmåleren brukes til å bestemme temperaturen på stoffer. Kan brukes i spesialiserte laboratorier. Det mest nøyaktige resultatet vises når stoffet er helium eller hydrogen. Også denne typen termometer brukes til å måle driften av andre enheter.

Ofte brukes gasstermometre med konstant volum for virial koeffisient. Denne typen termometer kan også brukes til relativ måling med et dobbelt instrument.

Et gasstermometer brukes hovedsakelig til å måle temperaturen på visse stoffer. Denne enheten er mye etterspurt innen fysikk og kjemi. Ved bruk av et gasstermometer av høy kvalitet er høy nøyaktighet garantert. Denne typen temperaturmåler er veldig enkel å bruke.

I fig. 75c viser et termometer som måler utvidelsen av en gass. En dråpe kvikksølv låser et volum tørr luft i en kapillær med en forseglet ende. Ved måling skal hele termometeret nedsenkes i mediet. Bevegelsen av en dråpe kvikksølv i en kapillær indikerer en endring i volumet av gassen; kapillæren har en skala med merkene 0 og 100 for punktene for smelting av is og kokende vann, som med et kvikksølvtermometer.

Et slikt termometer er ikke egnet for veldig nøyaktige målinger. Vi ønsker å snakke om et gasstermometer for å klargjøre den generelle ideen. Et termometer av denne typen er vist i fig. 75b. Kvikksølvbarometeret AB måler trykket til et konstant volum gass i sylinder C. Men i stedet for å markere høyden på kvikksølvsøylen i barometeret i trykkenheter, markerer vi det med 0 når sylinderen er i smeltende is og 100 når i kokende vann, plotter jeg hele Celsius-skalaen på dem. Ved å bruke Boyles lov kan det vises at skalaen til termometeret vist i fig. 75b bør være den samme som termometeret på fig. 75 a.

Påføring av gasstermometer
Ved kalibrering av gasstermometeret vist i fig. 76, senker vi sylinderen i smeltende is og merker 0 på barometerskalaen. Deretter gjentar vi hele prosedyren, og erstatter isen med kokende vann; vi får en karakter på 100. Ved å bruke skalaen som er definert på denne måten, bygger vi en graf over trykk mot temperatur. (Hvis du vil, kan trykket uttrykkes i enheter av høyden på kvikksølvsøylen.) Tegn deretter en rett linje gjennom punktene O og 100 og fortsett om nødvendig. Dette vil være en rett linje som bestemmer temperaturen i gassskalaen og gir standardverdier 0 og 100 på punktene der is smelter og vann koker. Nå vil et gasstermometer tillate oss å måle temperaturen hvis vi kjenner trykket til gassen i sylinderen ved den temperaturen. Den stiplede linjen i fig. 76 viser hvordan man finner vanntemperaturen der gasstrykket er 0,6 mHg.

Etter at vi har valgt et gasstermometer som standard, kan vi sammenligne kvikksølv og glyserin med det. Så det ble funnet at utvidelsen av de fleste væsker, avhengig av temperaturen målt av et gasstermometer, er noe ikke-lineær. Avlesningene til de to typene termometre divergerte mellom punktene 0 og 100, hvor samsvar er oppnådd per definisjon . Men kvikksølv gir merkelig nok en nesten rett linje. Nå kan vi formulere kvikksølvs "verdighet": "På gasstemperaturskalaen utvider kvikksølv seg jevnt." Denne fantastiske tilfeldigheten viser at vi på en gang gjorde et veldig godt valg - det er derfor nå vanlige kvikksølvtermometre kan brukes til direkte måle temperatur.

Ideell gassligning av tilstand

lar oss ta som en termometrisk mengde heller s, eller V, som kan måles med stor nøyaktighet.

Som eksperimentet viser, er tilstrekkelig sjeldne gasser svært nær ideelle. Derfor kan de tas direkte som en termometrisk kropp.

På denne måten kommer man frem til idealgasstemperaturskalaen. Den ideelle gasstemperaturen er temperaturen målt av et gasstermometer fylt med en foreldet gass. Fordelen med den ideelle gasstemperaturskalaen fremfor alle andre empiriske temperaturskalaer er at, som erfaringen viser, temperaturen T, bestemt av formel (4), avhenger veldig svakt av den kjemiske naturen til gassen som tanken til gasstermometeret er fylt med. Avlesningene til ulike gasstermometre når man måler temperaturen til samme kropp skiller seg svært lite fra hverandre.

I praksis er et gasstermometer vanligvis implementert på følgende måte: volum gass V holdes konstant, så fungerer det målte trykket som en indikator på temperaturen s.

Charles lov for referansepunkter i dette tilfellet vil ha formen:

hvor s 1 - trykk av en viss masse gass, nær ideell, ved temperaturen til smeltende is T 1 ; R 2 - trykk ved kokepunktet for vann T 2 .

Temperaturgraden kan per definisjon velges slik at forskjellen mellom de angitte temperaturene er lik 100, dvs.

Det er eksperimentelt fastslått at trykket R 2 er 1,3661 ganger større enn R en . Derfor å beregne T 2 og T 1 har vi to ligninger: K og . Deres løsning gir T 1 = 273,15 K; T 2 \u003d 373,15 K.

For å bestemme temperaturen til en kropp bringes den i kontakt med et gasstermometer, og etter at termisk likevekt er etablert, måles trykket. R gass ​​i et termometer. I dette tilfellet bestemmes kroppstemperaturen av formelen

Det følger av dette at når T=0 R=0. Temperaturen som tilsvarer null trykk ideelt gass ​​kalles absolutt null, og temperaturen målt fra absolutt null kalles absolutt temperatur. Her introduseres begrepet absolutt nulltemperatur på grunnlag av ekstrapolering. I virkeligheten, når vi nærmer oss absolutt null, er det flere og flere merkbare avvik fra lovene ideelle gasser gassene begynner å kondensere. Et strengt bevis på eksistensen av absolutt nulltemperatur er basert på termodynamikkens andre lov.

Kelvin skala

(absolutt termodynamisk temperaturskala)

I SI ble det avtalt å bestemme temperaturskalaen ved ett referansepunkt, som ble tatt som trippelpunktet for vann. I den såkalte absolutte termodynamiske temperaturskalaen, eller Kelvin-skalaen, antas det per definisjon at temperaturen på dette punktet er nøyaktig 273,16 K.

Et slikt valg numerisk verdi laget slik at intervallet mellom de normale smeltepunktene for is og kokepunktet for vann er, så nøyaktig som mulig, 100 K, ved bruk av et ideelt gasstermometer. Dette etablerer kontinuiteten til Kelvin-skalaen med den tidligere brukte skalaen med to faste punkter. Målingene viste at temperaturene til de normale smeltepunktene for is og kokepunktene for vann i den beskrevne skalaen er henholdsvis omtrent 273,15 og 373,15 K.

Temperaturskalaen definert på denne måten avhenger ikke av de individuelle egenskapene til det termometriske stoffet.

Absolutt termodynamisk temperatur T, regnet på denne skalaen, er et mål på intensiteten av den kaotiske bevegelsen til molekyler og er en monoton funksjon av indre energi. For en ideell gass er direkte relatert til den indre energien ().

Den fikk navnet «termodynamisk» fordi den kan utledes helt uavhengig av rent termodynamiske beregninger på grunnlag av termodynamikkens andre lov.

Den absolutte termodynamiske skalaen er hovedtemperaturskalaen i fysikk. I temperaturområdet der et gasstermometer er egnet, skiller denne skalaen seg praktisk talt ikke fra den ideelle gasstemperaturskalaen.

Celsius temperatur ( t, ) tilkoblet til T(i K) likhet

Og K.

Typer termometre

Temperaturen kan ikke måles direkte. Derfor er virkningen av termometre basert på ulike fysiske fenomener, avhengig av temperatur: på termisk ekspansjon væsker, gasser og faste stoffer, endringer i gass eller mettet damptrykk med temperatur, elektrisk motstand, termisk emk, magnetisk følsomhet, etc.

Hovednodene til alle enheter for måling av temperatur er det følsomme elementet, hvor den termometriske egenskapen er realisert, og den tilhørende måleverktøy(trykkmåler, potensiometer, målebro, millivoltmeter, etc.).

Standarden for moderne termometri er et gasstermometer med konstant volum (trykk er en termometrisk mengde). Ved hjelp av gasstermometre måles temperaturen i et bredt område: fra 4 til 1000 K. Gasstermometre brukes vanligvis som primære instrumenter, i henhold til hvilke sekundære termometre som brukes direkte i eksperimenter kalibreres.

Av sekundære termometre er væsketermometre, motstandstermometre og termoelementer (termoelementer) mest brukt.

I flytende termometre er den termometriske kroppen vanligvis kvikksølv eller etanol. Vanligvis brukes flytende termometre i temperaturområdet fra 125 til 900 K. Den nedre grensen for de målte temperaturene bestemmes av egenskapene til væsken, den øvre grensen - av egenskapene til kapillærglasset.

	I motstandstermometre er det termometriske legemet et metall eller halvleder hvis motstand endres med temperaturen. Endringen i motstand med temperatur måles ved hjelp av brokretser (se fig.). Motstandstermometre fra metaller brukes i temperaturområdet fra 70 til 1300 K, fra halvledere (termistorer) - i området fra 150 til 400 K, og karbon - opp til flytende heliumtemperaturer.
	Utbredt i temperaturmålinger mottatte termometre basert på termoelementer. Her fungerer to knutepunkter av forskjellige metaller som et termometrisk legeme. Hvis to ledere er koblet i henhold til skjemaet (se fig.), Da vil voltmeteret i kretsen registrere spenning, som betyr

som er proporsjonal med temperaturforskjellen mellom kryss 1 og 2. Hvis temperaturen i et av kryssene holdes konstant, vil voltmeteravlesningene kun avhenge av temperaturen til det andre krysset. Slike termometre er spesielt praktiske å bruke i området med høye temperaturer - omtrent 700-2300 K.

På veldig høy temperatur materialer smelter og de beskrevne typene termometre er ikke anvendelige. I dette tilfellet tas selve kroppen, hvis temperatur må måles, som det termometriske legemet, og den elektromagnetiske energien som sendes ut av kroppen tas som termometrisk mengde. I henhold til de kjente strålingslovene trekkes en konklusjon om temperaturen i kroppen. Den internasjonale komiteen for vekter og mål etablerte den termodynamiske skalaen ved temperaturer over 1064 nettopp på grunnlag av strålingslovene. Instrumenter som måler strålingsenergi kalles pyrometre.

Ved svært lave temperaturer (> 1 K) er det heller ikke mulig å bruke de vanlige metodene for temperaturmåling, siden utjevningen av temperaturer ved kontakt skjer veldig sakte og i tillegg blir de vanlige termometriske verdiene uegnet ( for eksempel blir gasstrykket veldig lavt, motstanden er praktisk talt uavhengig av temperatur). Under disse forholdene blir selve kroppen også tatt som et termometrisk legeme, og egenskapene til dets egenskaper, for eksempel magnetiske, tas som en termometrisk mengde.