Grande enciclopedia sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Guarda cos'è il "Termometro a gas" in altri dizionari:

Un dispositivo per misurare la temperatura T, la cui azione si basa sulla dipendenza della pressione p o del volume V di un gas ideale dalla temperatura: pV RT (R costante del gas). Sulle misurazioni della temperatura di G. t., moderno. scale di temperatura. G. t. è usato come ... ... Enciclopedia fisica

Il termometro a gas è un dispositivo di misurazione della temperatura basato sulla legge di Charles. Come funziona Alla fine del 18° secolo Charles stabilì che lo stesso riscaldamento di qualsiasi gas porta allo stesso aumento di pressione, se il volume è ... ... Wikipedia

Un dispositivo per misurare la temperatura, il cui funzionamento si basa sulla dipendenza della pressione o del volume di un gas dalla temperatura. Una bombola riempita di elio, azoto o idrogeno, collegata per mezzo di un capillare ad un manometro, viene posta in un ambiente di temperatura ... ... Grande dizionario enciclopedico

termometro a gas- — Argomenti industria petrolifera e del gas EN termometro a gas … Manuale tecnico del traduttore

TERMOMETRO A GAS- un dispositivo per misurare la temperatura, la cui azione si basa sulla dipendenza della pressione o del volume del gas dalla temperatura. Molto spesso viene utilizzato un termometro a gas a volume costante (Fig. D 4), in cui la variazione della temperatura del gas in un cilindro ... ... Dizionario metallurgico

termometro a gas- dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometras, kurio veikimas pagrįstas idealųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. attikmenys: engl. termometro a gas; termometro ad espansione di gas… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

termometro a gas- dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. termometro a gas; termometro a espansione di gas vok. Gastermometro, n rus. termometro a gas, m; termometro a gas, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas

Un dispositivo per misurare la temperatura, il cui funzionamento si basa sulla dipendenza della pressione o del volume di un gas dalla temperatura. Una bombola riempita di elio, azoto o idrogeno, collegata tramite un capillare ad un manometro, viene posta in un ambiente di temperatura ... ... dizionario enciclopedico

termometro a gas- un dispositivo per misurare la temperatura, la cui azione si basa sulla dipendenza della pressione o del volume del gas dalla temperatura. Molto spesso viene utilizzato un termometro a gas a volume costante, in cui la variazione di temperatura del gas nel cilindro è proporzionale a ... ... Dizionario enciclopedico di metallurgia

Un dispositivo per la misurazione della temperatura, azione di rogo main. dalla dipendenza della pressione o del volume di un gas ideale dalla temperatura. Il più spesso applichi G. di t. un posto. volume (vedi fig. a st. Termometro), in cui la variazione della temperatura del gas nel cilindro è proporzionale a ... ... Grande dizionario politecnico enciclopedico

I termometri a gas manometrici consentono di misurare temperature da -150 a +600°C. L'azoto è usato come mezzo di lavoro nei termometri a gas. Prima di riempire l'intero sistema termico del termometro con azoto, il termosistema e il gas devono essere ben asciugati. La lunghezza del capillare di collegamento di questi termometri

A volume costante di gas, la dipendenza della sua pressione dalla temperatura è determinata dall'espressione

dove la pressione del gas in temperatura è il coefficiente termico della pressione del gas, (per un gas ideale e per l'azoto

Quando la temperatura del gas nel bulbo del termometro cambia da 4 a 4, anche la pressione del gas cambierà in base all'espressione

dove è la pressione del gas alla temperatura corrispondente all'inizio e alla fine della scala del termometro.

Sottraendo e sommando a destra dell'equazione (3-2-2) il valore dopo semplici trasformazioni, otteniamo:

Da questa espressione si può vedere che la dimensione della pressione di lavoro nel termosistema di un termometro a gas è direttamente proporzionale al valore della pressione iniziale e al campo di misura del dispositivo. Va notato che con l'aumento della temperatura del bulbo del termometro, il volume del termosistema aumenta principalmente a causa dell'espansione del bulbo e dell'aumento del volume della cavità interna della molla manometrica. Con un aumento della temperatura del gas, e allo stesso tempo della sua pressione, si verifica un flusso parziale di gas dal termocilindro nel capillare e nella molla manometrica. Quando la temperatura del gas nel termocilindro diminuisce,

avviene il processo inverso. Di conseguenza, quando si misura la temperatura con un termometro a gas, la costanza del volume di gas nel sistema termico non viene preservata. Pertanto, il rapporto tra la pressione del gas nell'impianto termico e la sua temperatura si discosta leggermente da quello lineare e la pressione effettiva del gas nell'impianto termico a temperatura sarà inferiore a quella calcolata dalla formula (3-2-2). Tuttavia, questa non linearità della dipendenza tra non gioca un ruolo significativo e la scala del termometro a gas risulta essere praticamente uniforme.

Per aumentare la pressione di lavoro (3-2-3), il termosistema del termometro a gas viene riempito di azoto ad una certa pressione iniziale, a seconda del campo di misurazione della temperatura [con il campo di misurazione della pressione iniziale e con il campo di misurazione. Pertanto, le fluttuazioni la pressione atmosferica non influiscono sulle letture del termometro a gas.

Per ridurre la variazione delle letture del termometro del gas causata dalla deviazione della temperatura dell'aria ambiente, nell'asta del meccanismo di trasmissione è installato un compensatore termobimetallico (Fig. 3-2-1, a e 3-2-3 ), e si sforzano anche di ridurre il rapporto tra il volume interno della molla e del capillare e il bulbo del volume. Ciò si ottiene aumentando il volume e, di conseguenza, le dimensioni del bulbo. Ad esempio, con una lunghezza capillare da 1,6 alla lunghezza del termoballoon il corpo del termometro è uguale e con una lunghezza capillare fino a, il diametro del termoballoon è uguale in entrambi i casi.A causa delle grandi dimensioni del termoballoon , i termometri a gas non possono essere utilizzati ovunque.

1° corso. 2° semestre. Lezione 11

Lezione 11

L'equazione di stato di un sistema termodinamico. Equazione di Clapeyron-Mendeleev. Termometro a gas ideale. Equazione di base della teoria cinetica molecolare. Distribuzione uniforme dell'energia sui gradi di libertà delle molecole. Energia interna di un gas ideale. Diametro effettivo e percorso libero medio delle molecole di gas. Conferma sperimentale della teoria cinetica molecolare.

L'equazione di stato di un sistema termodinamico descrive la relazione tra i parametri del sistema . I parametri di stato sono pressione, volume, temperatura, quantità di sostanza. In generale, l'equazione di stato è una dipendenza funzionale F(p, V, T) = 0.

Per la maggior parte dei gas, come mostra l'esperienza, a temperatura ambiente e ad una pressione di circa 10 5 Pa, il Equazione di Mendeleev-Clapeyron :

P– pressione (Pa), v- volume occupato (m 3), R\u003d 8,31 J / molK - costante del gas universale, T - temperatura (K).

mole di sostanza - la quantità di una sostanza contenente un numero di atomi o molecole pari al numero di Avogadro
(tanti atomi sono contenuti in 12 g dell'isotopo di carbonio 12 C). Permettere m 0 è la massa di una molecola (atomo), nè il numero di molecole, quindi
- massa di gas,
è la massa molare della sostanza. Pertanto, il numero di moli di una sostanza è:

.

Un gas i cui parametri soddisfano l'equazione di Clapeyron-Mendeleev è un gas ideale. L'idrogeno e l'elio sono le proprietà più vicine all'ideale.

Termometro a gas ideale.

Un termometro a gas di volume costante è costituito da un corpo termometrico, una porzione di un gas ideale racchiusa in un recipiente, che è collegata a un manometro per mezzo di un tubo.

Con l'aiuto di un termometro a gas, è possibile stabilire sperimentalmente una relazione tra la temperatura di un gas e la pressione di un gas ad un determinato volume fisso. La costanza del volume è ottenuta dal fatto che con il movimento verticale del tubo sinistro del manometro, il livello nel suo tubo destro viene portato alla tacca di riferimento e la differenza di altezza dei livelli del liquido nel manometro è misurato. Tenendo conto di varie correzioni (ad esempio, dilatazione termica delle parti in vetro di un termometro, assorbimento di gas, ecc.) è possibile ottenere una precisione di misura della temperatura con un termometro a gas a volume costante pari a 0,001 K.

I termometri a gas hanno il vantaggio che la temperatura determinata con il loro aiuto a basse densità il gas non dipende dalla sua natura e la scala di un tale termometro coincide bene con la scala della temperatura assoluta determinata utilizzando un termometro per gas ideali.

In questo modo, una certa temperatura è correlata alla temperatura in gradi Celsius dalla relazione:
A.

Condizioni normali del gas - uno stato in cui la pressione è uguale a quella atmosferica normale: R\u003d 101325 Pa10 5 Pa e temperatura T \u003d 273,15 K.

Dall'equazione di Mendeleev-Clapeyron segue che il volume di 1 mole di gas in condizioni normali è uguale a:
m 3.

Fondamenti di ICT

La teoria cinetica molecolare (MKT) considera le proprietà termodinamiche dei gas dal punto di vista della loro struttura molecolare.

Le molecole sono in costante movimento termico casuale, in costante collisione tra loro. In tal modo, si scambiano slancio ed energia.

Pressione del gas.

Si consideri un modello meccanico di un gas in equilibrio termodinamico con le pareti del vaso. Le molecole si scontrano elasticamente non solo tra loro, ma anche con le pareti della nave in cui si trova il gas.

Come idealizzazione del modello, sostituiamo gli atomi nelle molecole con punti materiali. Si presume che la velocità di tutte le molecole sia la stessa. Assumiamo anche che i punti materiali non interagiscano tra loro a distanza, quindi si presume che l'energia potenziale di tale interazione sia zero.

P
bocca
è la concentrazione di molecole di gas, Tè la temperatura del gas, tuè la velocità media del moto traslatorio delle molecole. Scegliamo un sistema di coordinate in modo che la parete del vaso si trovi sul piano XY e l'asse Z sia diretto perpendicolarmente al muro all'interno del vaso.

Considera l'impatto delle molecole sulle pareti di un vaso. Perché Poiché gli impatti sono elastici, dopo aver colpito il muro, la quantità di moto della molecola cambia direzione, ma la sua entità non cambia.

Per un periodo di tempo  T solo quelle molecole che si trovano a una distanza dalla parete non superiore a l= tuT. Il numero totale di molecole in un cilindro con un'area di base S e altezza l, il cui volume è v = LS = tuTS, equivale n = nv = ntuTS.

In un dato punto dello spazio, si possono convenzionalmente distinguere tre diverse direzioni del moto molecolare, ad esempio lungo gli assi X, Y, Z. La molecola può muoversi lungo ciascuna delle direzioni avanti e indietro.

Pertanto, non tutte le molecole nel volume selezionato si sposteranno verso la parete, ma solo un sesto del loro numero totale. Pertanto, il numero di molecole che durante il tempo  T colpito il muro, sarà uguale a:

n 1 = n/6= ntuTS/6.

La variazione della quantità di moto delle molecole all'impatto è uguale agli impulsi della forza che agisce sulle molecole dal lato della parete - con la stessa forza, le molecole agiscono sulla parete:

P Z = P 2 Z – P 1 Z = FT, o

n 1  m 0 tu-( n 1  m 0 tu)= FT,

2n 1  m 0 u=FT,

,

.

Dove troviamo la pressione del gas sulla parete:
,

dove
- energia cinetica di un punto materiale (moto traslazionale di una molecola). Pertanto, la pressione di tale gas (meccanico) è proporzionale all'energia cinetica del movimento traslatorio delle molecole:

.

Questa equazione è chiamata l'equazione di base del MKT .

La legge della distribuzione uniforme dell'energia sui gradi di libertà .

Numero di gradi di libertàcorpoio chiamato il numero minimo di coordinate che devono essere impostate per determinare in modo univoco la posizione del corpo.

Per punto materiale –queste sono tre coordinate ( X , y , z ) –quindi il numero di gradi di libertà per un punto materiale è uguale a io=3.

Per due punti materiali collegati da un'asta rigida di lunghezza costante , è necessario impostare 5 coordinate : 3 coordinate per un punto e 2 angoli per determinare la posizione del secondo punto rispetto al primo. Pertanto, in questo caso, il numero di gradi è io=5.

Il numero massimo possibile di gradi di libertà associati al movimento nello spazio ,è uguale a 6 .

La legge della distribuzione uniforme dell'energia sui gradi di libertà Dillol'energia cinetica media per un grado di libertà durante il moto termico è :

,

dove
- Costante di Boltzmann (J/K). Pertanto, l'energia cinetica totale di una molecola, in cui è il numero di gradi di libertà io è determinato dal rapporto:

.

Commento. Oltre ai gradi di libertà associati al movimento del corpo nello spazio, possono esserci anche gradi di libertà associati alle oscillazioni naturali del corpo. Di solito sono chiamati gradi di libertà vibrazionali. Con i gradi di libertà vibrazionali, quindi, devono essere prese in considerazione sia le energie potenziali che quelle cinetiche delle vibrazioni energia per grado di libertà vibrazionale kT .

L'energia cinetica media del moto traslatorio di una molecola è ovviamente uguale all'energia cinetica del baricentro (come punto), quindi:

.

Energia cinetica media del movimento rotatorio (attorno al centro di massa) di una molecola:

. .

Sostituiamo nell'equazione di base del MKT l'espressione per
e prendi:

.

Perché concentrazione di molecole
, il numero totale di molecole
, costante di Boltzmann
, quindi otteniamo l'equazione:
o

.

Questa è l'equazione di Mendeleev-Clapeyron, valida per un gas ideale . Pertanto, il modello meccanico di un gas, in cui le molecole sono sostituite da punti materiali che non interagiscono a distanza tra loro, è un gas ideale. Perciò lo dicono Un gas ideale è costituito da punti materiali che non interagiscono tra loro a distanza .

Velocità quadratica media , che è lo stesso per tutte le molecole, può essere determinato dalla relazione:

o
.

Velocità efficace quantità si chiama:

.

Poiché un gas ideale non ha energia potenziale di interazione delle molecole, quindi l'energia interna è uguale all'energia cinetica totale di tutte le molecole :

.

Da questa relazione ne consegue, come previsto, che la temperatura è una misura dell'energia interna di un gas ideale.

Legge di Dalton.

Lascia che il gas sia una miscela di diversi gas ideali (ad esempio tre) con concentrazioni n 1 ,n 2 ,n 3 alla stessa temperatura. Quindi la concentrazione totale della miscela è uguale alla somma delle concentrazioni di ciascuno dei gas: n =n 1 +n 2 +n 3 .

Veramente, .

Pressione parziale del gas detta pressione di un gas che avrebbe in assenza di altri gas allo stesso volume e temperatura.

La legge di Dalton lo afferma la pressione della miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali dei gas della miscela e:

P = nKT = (n 1 + n 2 + n 3 )kT = n 1 KT + n 2 KT + n 3 KT = P 1 + P 2 + P 3 .

La pressione di una miscela di gas è determinata solo dalla concentrazione di gas e dalla temperatura della miscela.

Esempio .Determinare la massa molare media di una miscela composta da  1 =75% di azoto e  2 =25% di ossigeno .

Soluzione .Secondo la legge di Dalton, la pressione di una miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali di ciascuno dei gas: p \u003d p 1 + p 2. D'altra parte, dall'equazione di Mendeleev-Clapeyron per una miscela:
, dove m \u003d m 1 + m 2 - la massa totale della miscela,

e per ciascuno dei gas puoi trovare la pressione parziale:
,
.

Dove:
. Quindi,

Commento. La miscela di gas data nel problema ha una composizione simile all'aria ordinaria. Pertanto, è possibile prendere aria
.

Molecola significa percorso libero .

Molecola significa percorso libero  - è la distanza media percorsa da una molecola tra due collisioni successive con altre molecole.

Commento. Se la molecola si scontra più spesso con altre molecole che con le pareti del vaso, significa che la dimensione del vaso è molto più grande del percorso libero medio.

Consideriamo un gas costituito da molecole identiche. Non trascuriamo le dimensioni delle molecole, ma consideriamo uguali i valori medi delle velocità delle molecole.

Due molecole si scontreranno se il centro di una di esse non è più di D = 2R dal centro dell'altro quando si muovono nella direzione opposta ( Rè il raggio della molecola). Lascia che uno di loro sia a riposo e l'altro volerà con velocità relativa v rel. Si consideri un cilindro rettilineo associato a questa molecola a riposo, definito dalla condizione che non ci devono essere altre molecole all'interno del cilindro. Se il volume di questo cilindro
(lè la distanza dalla molecola vicina), quindi il volume dell'intero gas può essere determinato come v =nv 0 , dove nè il numero di molecole. Poi la concentrazione delle molecole
. Dove lo prendiamo
.

Se  è il percorso libero, il tempo tra due collisioni successive non dipende dal sistema di riferimento. Permettere è la velocità media delle molecole, quindi

, dove
.

Velocità relativa di due molecole
, Ecco perché

Facciamo la media di questa espressione:

È ovvio che il valore medio
per il periodo è zero:
. Così
, poiché per ipotesi
. In realtà,
, ma con una approssimazione approssimativa possiamo scriverlo
.

Infine, per il cammino libero medio delle molecole, otteniamo la formula:
.

Valore
chiamato la sezione d'urto efficace per l'interazione delle molecole . È generalmente accettato che questo valore dipenda debolmente dalla temperatura.

Il cammino libero medio delle molecole è inversamente proporzionale alla concentrazione delle molecole:

.

CON frequenza media delle collisioni di molecole di gas tra loro :
.

Conferma sperimentale della teoria cinetica molecolare.

Gli esperimenti più famosi che dimostrano la struttura molecolare di una sostanza e confermano la teoria cinetica molecolare sono gli esperimenti dunoyer e Otto Stern, realizzati rispettivamente nel 1911 e nel 1920. In questi esperimenti, i fasci molecolari sono stati creati dall'evaporazione di vari metalli, e quindi le molecole dei gas studiati erano atomi di questi metalli. Tali esperimenti hanno permesso di verificare le predizioni della teoria cinetico-molecolare, che essa fornisce per il caso dei gas, le cui molecole possono essere considerate punti materiali (cioè per i gas monoatomici).

Schema di esperienza dunoyer con fasci molecolari è mostrato in Fig. Un recipiente di vetro, il cui materiale è stato scelto in modo da fornire un alto vuoto, è stato diviso in tre scomparti 1, 2 e 3 da due tramezzi con diaframmi 4. Nello scompartimento 1 c'era un gas, che in questo esperimento è stato utilizzato sodio vapore ottenuto riscaldandolo. Molecole di questo gas potrebbero volare liberamente attraverso i fori dei diaframmi, collimando il fascio molecolare 5, permettendogli cioè di passare solo entro un piccolo angolo solido. Nei compartimenti 2 e 3 è stato creato un vuoto ultra alto, in modo tale che gli atomi di sodio potessero attraversarli senza collisioni con le molecole d'aria.

h il fascio molecolare sparso ha lasciato una traccia 6 sulla parete terminale del vaso, ma anche nel caso dell'ultra alto vuoto, il fascio molecolare è stato sparso ai bordi dei diaframmi 4. Pertanto, c'era una regione di "penombra" 7 sull'estremità parete del vaso, in cui le particelle che hanno subito la dispersione hanno lasciato tracce. Con il peggioramento del vuoto nel compartimento 3, la regione 7 è aumentata. Dall'entità della sbavatura della scia di atomi di sodio sparsi, è stato possibile stimare la lunghezza del loro percorso libero. Tali stime sono state fatte da Max Born sulla base dei risultati di esperimenti simili a quelli di Dunoyer.

Alcuni degli esperimenti più famosi con i fasci molecolari furono quelli Poppa, in cui per la prima volta è stato possibile effettuare misure dirette delle velocità molecolari. Lo schema più famoso dell'esperimento di Stern è mostrato in fig. Il filo di platino 1, su cui era applicata una goccia d'argento, era posto sull'asse di due cilindri coassiali 2 e 3, e nel cilindro 2 era presente una fessura parallela al suo asse. I cilindri potrebbero ruotare attorno al proprio asse. Negli esperimenti di Stern, la velocità angolare della loro rotazione era di 2...3 mila giri al minuto.

Quando una corrente elettrica è stata fatta passare attraverso il filamento di platino, è stato riscaldato ad una temperatura massima di circa 1200 o C. Di conseguenza, l'argento ha iniziato ad evaporare e i suoi atomi sono volati attraverso la fessura 4 del cilindro 2, quindi si sono depositati sulla superficie di cilindro 3, lasciando su di esso una traccia 5. Per cilindri non rotanti atomi d'argento, che si muovono in linea retta, depositati più o meno uniformemente sulla superficie del cilindro esterno, all'interno del settore corrispondente alla loro propagazione rettilinea. La rotazione dei cilindri ha comportato una curvatura della traiettoria delle molecole nel sistema di riferimento associato ai cilindri e, di conseguenza, un cambiamento nella posizione degli atomi d'argento che si sono depositati sul cilindro esterno.

Analizzando la densità delle molecole depositate, è stato possibile stimare le caratteristiche della distribuzione delle molecole per velocità, in particolare le velocità massime e minime corrispondenti ai bordi della pista, e anche trovare la velocità più probabile corrispondente alla massima densità delle molecole stabilizzate.

Ad una temperatura del filamento di 1200 o C, il valore medio della velocità degli atomi d'argento, ottenuto dopo aver elaborato i risultati degli esperimenti di Stern, si è rivelato vicino a 600 m/s, che corrisponde pienamente al valore della media radice -velocità al quadrato calcolata dalla formula
.

Equazione di stato dei gas ideali

ci permette di prendere anche come grandezza termometrica P, o v, che può essere misurato con grande precisione.

Come mostra l'esperimento, i gas sufficientemente rarefatti sono molto vicini all'ideale. Pertanto, possono essere presi direttamente come un corpo termometrico.

In questo modo si arriva alla scala della temperatura del gas ideale. La temperatura del gas ideale è la temperatura misurata da un termometro a gas riempito con un gas rarefatto. Il vantaggio della scala di temperatura del gas ideale rispetto a tutte le altre scale di temperatura empiriche è che, come mostra l'esperienza, la temperatura T, determinato dalla formula (4), dipende molto debolmente dalla natura chimica del gas con cui è riempito il serbatoio del termometro a gas. Le letture di vari termometri a gas durante la misurazione della temperatura dello stesso corpo differiscono molto poco l'una dall'altra.

In pratica, un termometro a gas viene solitamente implementato come segue: volume del gas v viene mantenuto costante, quindi la pressione misurata funge da indicatore della temperatura P.

La legge di Carlo per i punti di riferimento in questo caso avrà la forma:

dove P 1 - pressione di una certa massa di gas, vicina all'ideale, alla temperatura del ghiaccio che si scioglie T 1 ; R 2 - pressione al punto di ebollizione dell'acqua T 2 .

Il grado di temperatura, per definizione, può essere scelto in modo che la differenza tra le temperature indicate sia pari a 100, cioè

È stato sperimentalmente stabilito che la pressione R 2 è 1,3661 volte maggiore di R uno . Pertanto, per calcolare T 2 e T 1 abbiamo due equazioni: K e . La loro soluzione dà T 1 = 273,15 K; T 2 \u003d 373,15 K.

Per determinare la temperatura di un corpo, lo si mette in contatto con un termometro a gas e, dopo che si è stabilito l'equilibrio termico, si misura la pressione. R gas in un termometro. In questo caso, la temperatura corporea è determinata dalla formula

Ne consegue che quando T=0 R=0. La temperatura corrispondente alla pressione zero ideale il gas è chiamato zero assoluto e la temperatura misurata dallo zero assoluto è chiamata temperatura assoluta. Qui viene introdotto il concetto di temperatura zero assoluta sulla base dell'estrapolazione. In realtà, mentre ci avviciniamo allo zero assoluto, si osservano deviazioni sempre più evidenti dalle leggi dei gas ideali, i gas iniziano a condensare. Una prova rigorosa dell'esistenza della temperatura zero assoluta si basa sulla seconda legge della termodinamica.

scala Kelvin

(scala di temperatura termodinamica assoluta)

In SI, è stato deciso di determinare la scala di temperatura da un punto di riferimento, che è stato preso come il punto triplo dell'acqua. Nella cosiddetta scala della temperatura termodinamica assoluta, o scala Kelvin, si assume per definizione che la temperatura di questo punto sia esattamente 273,16 K.

Questa scelta del valore numerico è fatta in modo che l'intervallo tra i normali punti di fusione del ghiaccio e il punto di ebollizione dell'acqua sia 100 K il più accuratamente possibile, se si utilizza un termometro a gas con un gas ideale. Questo stabilisce la continuità della scala Kelvin con la scala precedentemente utilizzata con due punti di riferimento. Le misurazioni hanno mostrato che le temperature dei normali punti di fusione del ghiaccio e dei punti di ebollizione dell'acqua nella scala descritta sono rispettivamente di circa 273,15 e 373,15 K.

La scala di temperatura così definita non dipende dalle singole proprietà della sostanza termometrica.

Temperatura termodinamica assoluta T, contato su questa scala, è una misura dell'intensità del movimento caotico delle molecole ed è una funzione monotona dell'energia interna. Perché un gas ideale è direttamente correlato all'energia interna ().

Ha ricevuto il nome di "termodinamico" perché può essere derivato in modo completamente indipendente da calcoli puramente termodinamici sulla base del secondo principio della termodinamica.

La scala termodinamica assoluta è la principale scala di temperatura in fisica. Nell'intervallo di temperatura in cui è adatto un termometro a gas, questa scala praticamente non differisce dalla scala della temperatura del gas ideale.

temperatura Celsius ( T, ) connesso con T(in K) uguaglianza

E K.

Tipi di termometri

La temperatura non può essere misurata direttamente. Pertanto, l'azione dei termometri si basa su vari fenomeni fisici che dipendono dalla temperatura: espansione termica di liquidi, gas e solidi, variazioni della pressione del gas o del vapore saturo con la temperatura, resistenza elettrica, fem termica, suscettibilità magnetica, ecc.

I nodi principali di tutti i dispositivi per la misura della temperatura sono l'elemento sensibile, dove si realizza la proprietà termometrica, e il dispositivo di misura ad esso associato (manometro, potenziometro, ponte di misura, millivoltmetro, ecc.).

Lo standard della moderna termometria è un termometro a gas di volume costante (la pressione è una quantità termometrica). Con l'ausilio di termometri a gas, la temperatura viene misurata in un ampio intervallo: da 4 a 1000 K. I termometri a gas sono solitamente utilizzati come strumenti primari, in base ai quali vengono calibrati i termometri secondari utilizzati direttamente negli esperimenti.

Tra i termometri secondari, i termometri per liquidi, le termometri a resistenza e i termoelementi (termocoppie) sono i più utilizzati.

Nei termometri a liquido, il corpo termometrico è solitamente mercurio o alcol etilico. Tipicamente, i termometri a liquido vengono utilizzati nell'intervallo di temperatura da 125 a 900 K. Il limite inferiore delle temperature misurate è determinato dalle proprietà del liquido, il limite superiore dalle proprietà del vetro capillare.

Nelle termoresistenze, il corpo termometrico è un metallo o semiconduttore la cui resistenza cambia con la temperatura. La variazione della resistenza con la temperatura viene misurata utilizzando circuiti a ponte (vedi Fig.). I termometri a resistenza dei metalli sono utilizzati nell'intervallo di temperatura da 70 a 1300 K, dai semiconduttori (termistori) - nell'intervallo da 150 a 400 K, e quelli al carbonio - fino alle temperature dell'elio liquido.

I termometri basati su termocoppie sono ampiamente utilizzati nelle misurazioni della temperatura. Qui, due giunzioni di metalli dissimili fungono da corpo termometrico. Se due conduttori sono collegati secondo lo schema (vedi Fig.), Quindi il voltmetro nel circuito registrerà la tensione, il che significa

che è proporzionale alla differenza di temperatura tra le giunzioni 1 e 2. Se la temperatura di una delle giunzioni viene mantenuta costante, le letture del voltmetro dipenderanno solo dalla temperatura della seconda giunzione. Tali termometri sono particolarmente convenienti da usare nella regione delle alte temperature - circa 700-2300 K.

A temperature molto elevate i materiali fondono e i tipi di termometri descritti non sono applicabili. In questo caso si assume come corpo termometrico il corpo stesso, la cui temperatura deve essere misurata, e come grandezza termometrica l'energia elettromagnetica emessa dal corpo. Secondo le leggi note della radiazione, si trae una conclusione sulla temperatura del corpo. Il Comitato Internazionale per i Pesi e le Misure ha stabilito la scala termodinamica a temperature superiori a 1064 proprio sulla base delle leggi dell'irraggiamento. Gli strumenti che misurano l'energia della radiazione sono chiamati pirometri.

A temperature molto basse (> 1 K), inoltre, non è possibile applicare i consueti metodi di misura delle temperature, poiché l'equalizzazione delle temperature al contatto avviene molto lentamente e, inoltre, le consuete grandezze termometriche diventano inutilizzabili (ad es. la pressione del gas diventa molto bassa, la resistenza è praticamente indipendente dalla temperatura). In queste condizioni, anche il corpo stesso viene preso come un corpo termometrico e le caratteristiche delle sue proprietà, ad esempio quelle magnetiche, vengono prese come una quantità termometrica.