Πώς λειτουργεί το σταθερό θερμόμετρο αερίου όγκου;
πώς λειτουργεί ένα θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου
Ένα θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας με βάση τη σχέση μεταξύ της πίεσης και της θερμοκρασίας ενός αερίου σε σταθερό όγκο. Δείτε πώς λειτουργεί:
1. Η εγκατάσταση: Το θερμόμετρο αποτελείται από έναν λαμπτήρα γεμάτο με αέριο (συνήθως ήλιο ή υδρογόνο), που συνδέεται με ένα μετρητή πίεσης μέσω ενός τριχοειδούς σωλήνα. Ο λαμπτήρας βυθίζεται στο μέσο του οποίου η θερμοκρασία θέλετε να μετρήσετε. Ο όγκος του αερίου στον λαμπτήρα διατηρείται σταθερός ρυθμίζοντας το ύψος μιας στήλης υδραργύρου σε ένα μανόμετρο που συνδέεται με το σύστημα.
2. Η αρχή: Η αρχή πίσω από αυτό το θερμόμετρο βασίζεται στον νόμο του Gay-Lussac , η οποία δηλώνει ότι η πίεση ενός αερίου είναι άμεσα ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία του όταν ο όγκος διατηρείται σταθερός. Αυτό μπορεί να γραφτεί ως:
P/t =σταθερά
Οπου:
* P =πίεση του αερίου
* T =απόλυτη θερμοκρασία (Kelvin)
3. Μέτρηση:
* Αρχικό σημείο: Ο λαμπτήρας βυθίζεται πρώτα σε ένα λουτρό αναφοράς γνωστής θερμοκρασίας (συνήθως το τριπλό σημείο νερού, 273,16 K). Η πίεση του αερίου μετράται.
* Άγνωστη θερμοκρασία: Ο λαμπτήρας βυθίζεται στη συνέχεια στο μέσο του οποίου η θερμοκρασία θέλετε να μετρήσετε. Η πίεση του αερίου μετράται και πάλι.
* Υπολογισμός: Δεδομένου ότι ο όγκος είναι σταθερός, ο λόγος των πιέσεων είναι άμεσα ανάλογη προς την αναλογία των θερμοκρασιών:
P1/T1 =P2/T2
Οπου:
* P1 =πίεση στη θερμοκρασία αναφοράς
* T1 =θερμοκρασία αναφοράς
* P2 =πίεση στην άγνωστη θερμοκρασία
* T2 =Άγνωστη θερμοκρασία
Επίλυση για T2, παίρνουμε:
T2 =(P2/P1) * T1
4. Πλεονεκτήματα:
* υψηλή ακρίβεια: Τα θερμόμετρα αερίου σταθερού όγκου είναι ιδιαίτερα ακριβή λόγω της άμεσης αναλογικότητας μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας.
* Ευρεία περιοχή θερμοκρασίας: Αυτά τα θερμόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση των θερμοκρασιών σε ένα ευρύ φάσμα, από πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (κοντά στο απόλυτο μηδέν) έως υψηλές θερμοκρασίες.
5. Μειονεκτήματα:
* χρονοβόρα: Η επίτευξη ισορροπίας μεταξύ του λαμπτήρα και του μέσου μπορεί να διαρκέσει πολύ, καθιστώντας τη διαδικασία μέτρησης αργά.
* ογκώδες και σύνθετο: Η συσκευή μπορεί να είναι ογκώδης και πολύπλοκη, απαιτώντας προσεκτική βαθμονόμηση και χειρισμό.
Συνοπτικά, Ένα θερμόμετρο αερίου σταθερού όγκου μετρά τη θερμοκρασία, εκμεταλλευόμενοι τη σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας ενός αερίου σε σταθερό όγκο. Αυτή η μέθοδος είναι εξαιρετικά ακριβής και έχει ευρύ φάσμα θερμοκρασίας, αλλά είναι επίσης χρονοβόρα και απαιτεί μια πολύπλοκη ρύθμιση.
