Πώς λειτουργεί το θερμόμετρο αερίου;
1. Η αρχή:
* Νόμος του Charles: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι ο όγκος ενός ιδανικού αερίου είναι άμεσα ανάλογος με την απόλυτη θερμοκρασία του όταν η πίεση διατηρείται σταθερή.
* Νόμος του Gay-Lussac: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι η πίεση ενός ιδανικού αερίου είναι άμεσα ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία του όταν ο όγκος διατηρείται σταθερός.
2. Εξαρτήματα:
* βολβός: Περιέχει σταθερή ποσότητα αερίου, συνήθως υδρογόνου ή ήλιου, λόγω της αδρανείας τους και της χαμηλής θερμοκρασίας υγροποίησης.
* Στέλεχος: Συνδέει τον λαμπτήρα με ένα μετρητή πίεσης ή ένα μανόμετρο.
* μετρητής πίεσης/manometer: Μετρά την πίεση του αερίου μέσα στον λαμπτήρα.
3. Λειτουργία:
1. Θέρμανση: Όταν ο λαμπτήρας θερμαίνεται, τα μόρια αερίου μέσα σε αυτό κερδίζουν κινητική ενέργεια και κινούνται ταχύτερα. Αυτή η αυξημένη κίνηση προκαλεί την επέκταση του αερίου (σύμφωνα με το νόμο του Charles) ή την αύξηση της πίεσης (σύμφωνα με το νόμο του Gay-Lussac).
2. Μέτρηση: Ο μετρητής πίεσης ή το μανόμετρο μετρά την μεταβολή της πίεσης ή του όγκου, η οποία σχετίζεται άμεσα με την αλλαγή θερμοκρασίας.
3. Βαθμονόμηση: Το θερμόμετρο αερίου βαθμονομείται έναντι ενός γνωστού προτύπου θερμοκρασίας, όπως το τριπλό σημείο του νερού (0,01 ° C), για να δημιουργηθεί μια ακριβής σχέση μεταξύ της μετρούμενης πίεσης/όγκου και της αντίστοιχης θερμοκρασίας.
4. Προσδιορισμός θερμοκρασίας: Συγκρίνοντας τη μετρούμενη πίεση/όγκο με τις βαθμονομημένες τιμές, μπορεί να προσδιοριστεί η θερμοκρασία του άγνωστου περιβάλλοντος.
Τύποι θερμόμετρων αερίου:
* Θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου: Ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός και οι αλλαγές πίεσης μετριούνται για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας.
* Θερμόμετρο αερίου σταθερής πίεσης: Η πίεση του αερίου διατηρείται σταθερή και οι αλλαγές όγκου μετριούνται για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας.
Πλεονεκτήματα:
* υψηλή ακρίβεια: Τα θερμόμετρα αερίου είναι εξαιρετικά ακριβή, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες.
* Ευρεία περιοχή θερμοκρασίας: Μπορούν να μετρήσουν τις θερμοκρασίες από πολύ χαμηλές σε πολύ υψηλές.
* Αξιόπιστο: Είναι σχετικά σταθερά και αξιόπιστα μέσα.
Μειονεκτήματα:
* Αργή απάντηση: Τα θερμόμετρα αερίου είναι πιο αργά για να ανταποκριθούν στις μεταβολές της θερμοκρασίας σε σύγκριση με άλλους τύπους θερμόμετρων.
* ογκώδες και εύθραυστο: Μπορούν να είναι ογκώδη και εύθραυστα, καθιστώντας τα λιγότερο φορητά.
Εφαρμογές:
* Επιστημονική έρευνα: Για ακριβείς μετρήσεις θερμοκρασίας σε εργαστήρια και ερευνητικά περιβάλλοντα.
* Βαθμονόμηση άλλων θερμόμετρων: Χρησιμοποιείται για τη βαθμονόμηση άλλων τύπων θερμόμετρων, εξασφαλίζοντας την ακρίβειά τους.
* πρότυπα θερμοκρασίας: Τα θερμόμετρα αερίου χρησιμοποιούνται ως πρωτογενή πρότυπα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας.
Συνοπτικά, ένα θερμόμετρο αερίου λειτουργεί χρησιμοποιώντας την αρχή του νόμου του Charles ή του νόμου του Gay-Lussac, μετρώντας την μεταβολή της πίεσης ή του όγκου μιας σταθερής ποσότητας αερίου για τον προσδιορισμό της αντίστοιχης θερμοκρασίας. Είναι εξαιρετικά ακριβείς, αλλά μπορεί να είναι αργή και ογκώδης, καθιστώντας τα κατάλληλα για συγκεκριμένες εφαρμογές.
