Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

Pažiūrėkite, kas yra „dujų termometras“ kituose žodynuose:

Temperatūros T matavimo prietaisas, kurio veikimas pagrįstas idealių dujų slėgio p arba tūrio V priklausomybe nuo temperatūros: pV RT (R dujų konstanta). Dėl G. t. temperatūros matavimų, modern. temperatūros skalės. G. t. naudojamas kaip ...... Fizinė enciklopedija

Dujų termometras yra temperatūros matavimo prietaisas, pagrįstas Charleso įstatymu. Kaip tai veikia XVIII amžiaus pabaigoje Charlesas nustatė, kad tas pats bet kokių dujų kaitinimas sukelia tą patį slėgio padidėjimą, jei tūris yra ... ... Vikipedija

Temperatūros matavimo prietaisas, kurio veikimas pagrįstas dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. Balionas, užpildytas heliu, azotu ar vandeniliu, kapiliaru sujungtas su manometru, dedamas į temperatūros aplinką ... ... Didelis enciklopedinis žodynas

dujų termometras- — Temos naftos ir dujų pramonė LT dujų termometras … Techninis vertėjo vadovas

DUJŲ TERMOMETRAS- temperatūros matavimo prietaisas, kurio veikimas pagrįstas slėgio arba dujų tūrio priklausomybe nuo temperatūros. Dažniausiai naudojamas pastovaus tūrio dujų termometras (D 4 pav.), kuriame dujų temperatūros pokytis balione ... ... Metalurgijos žodynas

dujų termometras- dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometras, kurio veikimas pagrįstas idealiųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. atitikmenys: angl. dujų termometras; dujų plėtimosi termometras.... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

dujų termometras- dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dujų termometras; dujų plėtimosi termometras vok. Gastermometras, n rus. dujų termometras, m; dujinis termometras, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas

Temperatūros matavimo prietaisas, kurio veikimas pagrįstas dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. Balionas, užpildytas heliu, azotu ar vandeniliu, kapiliaru sujungtas su manometru, dedamas į temperatūros aplinką ... ... enciklopedinis žodynas

dujų termometras- temperatūros matavimo prietaisas, kurio veikimas pagrįstas slėgio arba dujų tūrio priklausomybe nuo temperatūros. Dažniausiai naudojamas pastovaus tūrio dujų termometras, kuriame dujų temperatūros pokytis balione yra proporcingas ... ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Prietaisas temperatūros matavimui, veiksmas į rogo pagrindinį. dėl idealių dujų slėgio arba tūrio priklausomybės nuo temperatūros. Dažniausiai taikomas G. of t. post. tūrio (žr. pav. ties termometru), kuriame dujų temperatūros pokytis balione yra proporcingas ... ... Didelis enciklopedinis politechnikos žodynas

Manometriniai dujų termometrai leidžia matuoti temperatūrą nuo -150 iki +600°C. Azotas naudojamas kaip darbo terpė dujų termometruose. Prieš užpildant visą termometro šiluminę sistemą azotu, termosistema ir dujos turi būti gerai išdžiovintos. Šių termometrų jungiamojo kapiliaro ilgis

Esant pastoviam dujų tūriui, jų slėgio priklausomybė nuo temperatūros nustatoma pagal išraišką

kur dujų slėgis esant temperatūrai yra šiluminis dujų slėgio koeficientas (idealioms dujoms ir azotui

Kai dujų temperatūra termometro kolboje pasikeičia nuo 4 iki 4, dujų slėgis taip pat pasikeis pagal išraišką

kur yra dujų slėgis esant temperatūrai, atitinkančiam termometro skalės pradžią ir pabaigą.

Atėmę ir pridėję prie (3-2-2) lygties dešinės pusės reikšmę po paprastų transformacijų, gauname:

Iš šios išraiškos matyti, kad darbinio slėgio dydis dujų termometro termosistemoje yra tiesiogiai proporcingas pradinio slėgio vertei ir prietaiso matavimo diapazonui. Reikėtų pažymėti, kad didėjant termometro lemputės temperatūrai, termosistemos tūris didėja daugiausia dėl lemputės išsiplėtimo ir manometrinės spyruoklės vidinės ertmės tūrio padidėjimo. Didėjant dujų temperatūrai, o kartu ir jų slėgiui, dalinis dujų srautas iš termocilindro į kapiliarą ir manometrinę spyruoklę. Sumažėjus dujų temperatūrai termocilindre,

vyksta atvirkštinis procesas. Dėl to, matuojant temperatūrą dujų termometru, dujų tūrio termosistemoje pastovumas neišsaugomas. Todėl priklausomybė tarp dujų slėgio šiluminėje sistemoje ir jos temperatūros šiek tiek skiriasi nuo tiesinės, o tikrasis dujų slėgis šiluminėje sistemoje esant temperatūrai bus mažesnis nei apskaičiuotas pagal formulę (3-2-2). Tačiau šis netiesiškumas tarp priklausomybės nevaidina reikšmingo vaidmens, o dujų termometro skalė pasirodo praktiškai vienoda.

Darbiniam slėgiui padidinti (3-2-3) dujų termometro termosistema pripildoma azoto esant tam tikram pradiniam slėgiui, priklausomai nuo temperatūros matavimo diapazono [su pradiniu slėgio matavimo diapazonu ir su matavimo diapazonu Todėl svyravimai Atmosferos slėgis dujų termometro rodmenys neturi įtakos.

Siekiant sumažinti dujų termometro rodmenų pokytį, kurį sukelia aplinkos oro temperatūros nuokrypis nuo, transmisijos mechanizmo jungtyje sumontuotas termobimetalinis kompensatorius (3-2-1, a ir 3-2-3 pav. ), taip pat siekiama sumažinti spyruoklės ir kapiliaro vidinio tūrio ir tūrio lemputės santykį. Tai pasiekiama padidinus lemputės tūrį ir, atitinkamai, dydį. Pavyzdžiui, jei kapiliaro ilgis yra nuo 1,6 iki termometro termobaliono korpuso ilgis yra lygus ir jei kapiliaro ilgis yra iki Termobaliono skersmuo abiem atvejais yra dideli dydžiai Termocilindriniai dujų termometrai gali būti naudojami ne visur.

1 kursas. 2 semestras. 11 paskaita

11 paskaita

Termodinaminės sistemos būsenos lygtis. Clapeyrono-Mendelejevo lygtis. Idealus dujų termometras. Pagrindinė molekulinės-kinetinės teorijos lygtis. Tolygus energijos pasiskirstymas pagal molekulių laisvės laipsnius. Idealių dujų vidinė energija. efektyvus skersmuo ir vidutinis ilgis laisvas dujų molekulių kelias. Molekulinės-kinetinės teorijos eksperimentinis patvirtinimas.

Termodinaminės sistemos būsenos lygtis nusako ryšį tarp sistemos parametrų . Būsenos parametrai yra slėgis, tūris, temperatūra, medžiagos kiekis. AT bendras vaizdas būsenos lygtis yra funkcinė priklausomybė F(p, V, T) = 0.

Daugumai dujų, kaip rodo patirtis, val kambario temperatūra ir gana tiksliai atliekamas apie 10 5 Pa slėgis Mendelejevo-Klapeirono lygtis :

p– slėgis (Pa), V- užimtas tūris (m 3), R\u003d 8,31 J / molK - universali dujų konstanta, T - temperatūra (K).

molis medžiagos - medžiagos kiekis, kuriame yra tiek atomų arba molekulių, lygus skaičiui Avogadro
(tiek atomų yra 12 g anglies izotopo 12 C). Leisti m 0 yra vienos molekulės (atomo) masė, N tada yra molekulių skaičius
- dujų masė,
yra medžiagos molinė masė. Todėl medžiagos molių skaičius yra:

.

Dujos, kurių parametrai atitinka Clapeyrono-Mendelejevo lygtį, yra idealios dujos. Vandenilis ir helis savo savybėmis yra arčiausiai idealo.

Idealus dujų termometras.

Pastovaus tūrio dujų termometrą sudaro termometrinis korpusas – idealių dujų dalis, uždaryta inde, kuri vamzdeliu sujungta su manometru.

Dujų termometro pagalba galima eksperimentiškai nustatyti ryšį tarp dujų temperatūros ir dujų slėgio esant tam tikram fiksuotam tūriui. Tūrio pastovumas pasiekiamas dėl to, kad, vertikaliai judant kairiajam manometro vamzdžiui, lygis dešiniajame vamzdyje priartinamas iki atskaitos žymos, o skysčio lygių aukščio skirtumas slėgio matuoklyje yra pasiekiamas. išmatuotas. Atsižvelgiant į įvairias korekcijas (pavyzdžiui, termometro stiklinių dalių šiluminį plėtimąsi, dujų adsorbciją ir kt.), galima pasiekti temperatūros matavimo tikslumą pastovaus tūrio dujų termometru, lygų 0,001 K.

Dujų termometrai turi pranašumą, kad temperatūra nustatoma su jų pagalba mažas tankis dujos nepriklauso nuo jų pobūdžio, o tokio termometro skalė gerai sutampa su absoliučios temperatūros skale, nustatyta naudojant idealų dujų termometrą.

Tokiu būdu tam tikra temperatūra yra susieta su temperatūra Celsijaus laipsniais santykiu:
KAM.

Normalios dujų sąlygos - būsena, kurioje slėgis lygus normaliam atmosferos slėgiui: R\u003d 101325 Pa10 5 Pa ir temperatūra T \u003d 273,15 K.

Iš Mendelejevo-Klapeirono lygties matyti, kad 1 molio dujų tūris normaliomis sąlygomis yra lygus:
m 3.

IKT pagrindai

Molekulinė kinetinė teorija (MKT) nagrinėja dujų termodinamines savybes jų molekulinės struktūros požiūriu.

Molekulės yra nuolatiniame atsitiktiniame šiluminiame judėjime, nuolat susiduria viena su kita. Tai darydami jie keičiasi impulsu ir energija.

Dujų slėgis.

Apsvarstykite mechaninį dujų modelį, esantį termodinaminėje pusiausvyroje su indo sienelėmis. Molekulės elastingai susiduria ne tik viena su kita, bet ir su indo, kuriame yra dujos, sienelėmis.

Kaip modelio idealizavimą, atomus molekulėse pakeičiame materialiais taškais. Manoma, kad visų molekulių greitis yra vienodas. Taip pat darome prielaidą, kad materialūs taškai nesąveikauja vienas su kitu atstumu, todėl tokios sąveikos potenciali energija laikoma lygi nuliui.

P
Burna
yra dujų molekulių koncentracija, T yra dujų temperatūra, u yra vidutinis molekulių transliacinio judėjimo greitis. Parinkime tokią koordinačių sistemą, kad kraujagyslės sienelė būtų XY plokštumoje, o Z ašis būtų nukreipta statmenai sienelei kraujagyslės viduje.

Apsvarstykite molekulių poveikį indo sienelėms. Nes Kadangi smūgiai yra elastingi, atsitrenkus į sieną, molekulės impulsas keičia kryptį, tačiau jo dydis nekinta.

Tam tikrą laiką  t tik tos molekulės, kurios yra nutolusios nuo sienos atstumu ne didesniu kaip L= ut. Iš viso molekulės cilindre su pagrindo plotu S ir aukščio L, kurio tūris yra V = LS = utS, lygus N = nV = nutS.

Tam tikrame erdvės taške galima sutartinai išskirti tris skirtingas molekulinio judėjimo kryptis, pavyzdžiui, išilgai X, Y, Z ašių. Molekulė gali judėti kiekviena kryptimi į priekį ir atgal.

Todėl ne visos pasirinkto tūrio molekulės judės link sienos, o tik šeštadalis viso jų skaičiaus. Todėl molekulių, kurios per laiką , skaičius t atsitrenks į sieną, jis bus lygus:

N 1 = N/6= nutS/6.

Molekulių impulso pokytis smūgio metu yra lygus jėgos, veikiančios molekules iš sienos pusės, impulsams - esant tokiai pat jėgai, molekulės veikia sieną:

P Z = P 2 Z – P 1 Z = Ft, arba

N 1  m 0 u-( N 1  m 0 u)= Ft,

2N 1  m 0 u = Ft,

,

.

Kur randame dujų slėgį ant sienos:
,

kur
- kinetinė energija materialus taškas (transliacinis molekulės judėjimas). Todėl tokių (mechaninių) dujų slėgis yra proporcingas molekulių transliacinio judėjimo kinetinei energijai:

.

Ši lygtis vadinama pagrindinė MKT lygtis .

Tolygaus energijos pasiskirstymo laisvės laipsniais dėsnis .

Laisvės laipsnių skaičiuskūnasi vadinamas minimaliu koordinačių skaičiumi, kurį reikia nustatyti norint vienareikšmiškai nustatyti kūno padėtį.

Dėl materialaus taško –tai trys koordinatės ( x , y , z ) –todėl materialaus taško laisvės laipsnių skaičius lygus i=3.

Dviems medžiaginiams taškams, sujungtiems standžiu pastovaus ilgio strypu , būtina nustatyti 5 koordinates : 3 vieno taško koordinatės ir 2 kampai antrojo taško padėčiai pirmojo atžvilgiu nustatyti. Todėl šiuo atveju laipsnių skaičius yra i=5.

Didžiausias galimas laisvės laipsnių, susijusių su judėjimu erdvėje, skaičius ,lygus 6 .

Tolygaus energijos pasiskirstymo laisvės laipsniais dėsnis sako, kadvidutinė kinetinė energija vienam laisvės laipsniui šiluminio judėjimo metu yra :

,

kur
- Boltzmanno konstanta (J/K). Taigi, bendra vienos molekulės kinetinė energija, kurioje yra laisvės laipsnių skaičius i nustatomas pagal santykį:

.

komentuoti. Be laisvės laipsnių, susijusių su kūno judėjimu erdvėje, gali būti ir laisvės laipsnių, susijusių su natūraliais kūno svyravimais. Paprastai jie vadinami vibraciniais laisvės laipsniais. Esant vibraciniams laisvės laipsniams, būtina atsižvelgti tiek į potencialią, tiek į kinetinę vibracijų energiją, todėl energijos vibraciniam laisvės laipsniui kT .

Vidutinė molekulės transliacinio judėjimo kinetinė energija akivaizdžiai lygi masės centro (kaip taško) kinetinei energijai, todėl:

.

Vidutinė molekulės sukimosi (apie masės centrą) kinetinė energija:

. .

Į pagrindinę MKT lygtį pakeisime išraišką už
ir gauti:

.

Nes molekulių koncentracija
, bendras molekulių skaičius
, Boltzmanno konstanta
, tada gauname lygtį:
arba

.

Tai Mendelejevo-Klapeirono lygtis, galiojanti idealioms dujoms . Todėl mechaninis dujų modelis, kuriame molekulės pakeičiamos materialiais taškais, kurie vienas su kitu per atstumą nesąveikauja, yra idealios dujos. Todėl jie taip sako Idealios dujos susideda iš materialių taškų, kurie vienas su kitu per atstumą nesąveikauja .

Vidutinis kvadratinis greitis , kuris yra vienodas visoms molekulėms, galima nustatyti iš santykio:

arba
.

RMS greitis kiekis vadinamas:

.

Kadangi idealios dujos neturi potencialios molekulių sąveikos energijos, tada vidinė energija yra lygi visų molekulių bendrai kinetinei energijai :

.

Iš šio santykio, kaip ir tikėtasi, išplaukia, kad temperatūra yra idealių dujų vidinės energijos matas.

Daltono dėsnis.

Tegul dujos būna įvairių mišinių idealios dujos(pavyzdžiui, trys) su koncentracija n 1 ,n 2 ,n 3 toje pačioje temperatūroje. Tada bendra mišinio koncentracija yra lygi kiekvienos iš dujų koncentracijų sumai: n =n 1 +n 2 +n 3 .

Tikrai,.

Dalinis dujų slėgis vadinamas dujų slėgiu, kurį jos turėtų, jei nebūtų kitų tokio paties tūrio ir temperatūros dujų.

Daltono dėsnis teigia, kad spaudimas dujų mišinys yra lygi mišinio dujų dalinių slėgių sumai ir:

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 .

Dujų mišinio slėgį lemia tik dujų koncentracija ir mišinio temperatūra.

Pavyzdys .Nustatykite vidutinę mišinio molinę masę, kurią sudaro  1 =75% azoto ir  2 =25% deguonies .

Sprendimas .Pagal Daltono dėsnį, dujų mišinio slėgis lygus kiekvienos iš dujų dalinių slėgių sumai: p \u003d p 1 + p 2. Kita vertus, iš Mendelejevo-Clapeyrono lygties mišiniui:
, kur m \u003d m 1 + m 2 - bendra mišinio masė,

ir kiekvienos iš dujų, galite rasti dalinį slėgį:
,
.

Kur:
. Vadinasi,

komentuoti. Uždavinyje pateiktas dujų mišinys savo sudėtimi artimas įprastam orui. Todėl galima paimti oro
.

Molekulė reiškia laisvą kelią .

Molekulė reiškia laisvą kelią  - yra vidutinis atstumas, kurį molekulė nuvažiuoja tarp dviejų nuoseklių susidūrimų su kitomis molekulėmis.

komentuoti. Jei molekulė dažniau susiduria su kitomis molekulėmis nei su indo sienelėmis, tai reiškia, kad indo dydis yra daug didesnis nei vidutinis laisvas kelias.

Panagrinėkime dujas, susidedančias iš identiškų molekulių. Neatsižvelgiame į molekulių dydžius, tačiau laikome vienodomis vidutinėmis molekulių greičių reikšmėmis.

Dvi molekulės susidurs, jei vienos iš jų centras yra ne didesnis kaip d = 2r nuo kito centro, kai jie juda priešinga kryptimi ( r yra molekulės spindulys). Tegul vienas iš jų yra ramybės būsenoje, o kitas skris santykiniu greičiu v RT. Apsvarstykite tiesų cilindrą, susietą su šia molekule ramybės būsenoje, apibrėžtą sąlyga, kad cilindro viduje neturi būti kitų molekulių. Jei šio cilindro tūris
(L yra atstumas iki gretimos molekulės), tada visų dujų tūrį galima nustatyti kaip V =NV 0, kur N yra molekulių skaičius. Tada molekulių koncentracija
. Iš kur mes tai gauname
.

Jei  yra laisvas kelias, tai laikas tarp dviejų nuoseklių susidūrimų nepriklauso nuo atskaitos sistemos. Leisti tada yra vidutinis molekulių greitis

, kur
.

Santykinis dviejų molekulių greitis
, Štai kodėl

Mes nustatome šios išraiškos vidurkį:

Akivaizdu, kad vidutinė vertė
laikotarpiui lygus nuliui:
. Štai kodėl
, kadangi darant prielaidą
. Tiesą sakant,
, bet apytiksliai galime tai parašyti
.

Galiausiai, vidutiniam laisvajam molekulių keliui, gauname formulę:
.

Vertė
paskambino efektyvus skerspjūvis molekulių sąveikai . Visuotinai pripažįstama, kad ši vertė silpnai priklauso nuo temperatūros.

Vidutinis laisvas molekulių kelias yra atvirkščiai proporcingas molekulių koncentracijai:

.

NUO vidutinis dujų molekulių susidūrimų viena su kita dažnis :
.

Molekulinės-kinetinės teorijos eksperimentinis patvirtinimas.

Žymiausi eksperimentai, parodantys medžiagos molekulinę struktūrą ir patvirtinantys molekulinę kinetinę teoriją, yra eksperimentai. dunoyer ir Otto Stern, pagaminti atitinkamai 1911 ir 1920 m. Šiuose eksperimentuose molekuliniai pluoštai buvo sukurti išgarinant įvairius metalus, todėl tiriamų dujų molekulės buvo šių metalų atomai. Tokie eksperimentai leido patikrinti molekulinės-kinetinės teorijos prognozes, kurias ji pateikia dujų atveju, kurių molekulės gali būti laikomos materialiais taškais (ty monoatominėms dujoms).

Patirties schema dunoyer su molekuliniais pluoštais parodyta fig. Stiklinis indas, kurio medžiaga parinkta taip, kad susidarytų didelis vakuumas, dviem pertvaromis su diafragmomis 4 buvo padalintas į tris skyrius 1, 2 ir 3. 1 skyriuje buvo dujos, kurios buvo naudojamos šį eksperimentą kaip natrio garus, gautus jį kaitinant. Šių dujų molekulės galėtų laisvai skristi pro diafragmų skylutes, kolimuojančias molekulinį pluoštą 5, tai yra, leidžiant jam praeiti tik nedideliu kieto kampu. 2 ir 3 skyriuose buvo sukurtas itin didelis vakuumas, kad natrio atomai galėtų skristi per juos be susidūrimų su oro molekulėmis.

H išsklaidytas molekulinis pluoštas paliko pėdsaką galinėje indo sienelėje 6. Tačiau net ir esant itin aukštam vakuumui molekulinis pluoštas buvo išsklaidytas diafragmų kraštuose 4. Todėl ant galinės indo sienelės buvo „ penumbra“ 7 sritis, kurioje išsklaidytos dalelės paliko pėdsakus. Pablogėjus vakuumui 3 skyriuje, padidėjo 7 sritis. Iš išsibarsčiusių natrio atomų pėdsako užtepimo dydžio buvo galima įvertinti jų laisvo kelio ilgį. Tokius įvertinimus padarė Maxas Bornas, remdamasis panašių į Dunoyer eksperimentų rezultatais.

Kai kurie iš labiausiai žinomų eksperimentų su molekulinėmis sijomis buvo tie Stern, kuriame pirmą kartą buvo galima atlikti tiesioginius molekulinių greičių matavimus. Garsiausia Sterno eksperimento schema parodyta fig. Platininis siūlas 1, ant kurio buvo uždėtas sidabro lašas, buvo dviejų bendraašių cilindrų 2 ir 3 ašyje, o 2 cilindre buvo lygiagreti jo ašiai plyšys. Cilindrai gali suktis aplink savo ašį. Sterno eksperimentuose kampinis jų sukimosi greitis buvo 2...3 tūkstančiai apsisukimų per minutę.

Kai elektros srovė buvo praleista per platinos siūlą, ji buvo įkaitinta iki maksimali temperatūra apie 1200 o C. Dėl to sidabras pradėjo garuoti, o jo atomai praskriejo pro 2 cilindro plyšį 4, po to nusėdo ant 3 cilindro paviršiaus, palikdami ant jo ženklą 5. Nesisukantiems cilindrams sidabro atomai judantys tiesia linija, daugiau ar mažiau tolygiai išsidėstę ant išorinio cilindro paviršiaus, sektoriaus viduje, atitinkančio jų tiesinį sklidimą. Cilindrų sukimasis lėmė molekulių trajektorijos kreivumą atskaitos rėme, susietoje su cilindrais, ir dėl to pasikeitė sidabro atomų, nusėdusių ant išorinio cilindro, padėtis.

Analizuojant nusistovėjusių molekulių tankį, buvo galima įvertinti molekulių pasiskirstymo pagal greitį charakteristikas, ypač didžiausią ir mažiausią greitį, atitinkantį takelio kraštus, taip pat rasti labiausiai tikėtiną greitį, atitinkantį maksimalų. nusistovėjusių molekulių tankis.

Kai siūlų temperatūra 1200 o C vidutinė sidabro atomų greičio vertė, gauta apdorojant Sterno eksperimentų rezultatus, pasirodė esanti artima 600 m/s, o tai visiškai sutampa su šaknies verte. - vidutinis kvadratinis greitis, apskaičiuotas pagal formulę
.

Idealiųjų dujų būsenos lygtis

leidžia paimti kaip termometrinį dydį p, arba V, kurį galima išmatuoti labai tiksliai.

Kaip rodo eksperimentas, pakankamai išretintos dujos yra labai artimos idealui. Todėl juos galima imti tiesiogiai kaip termometrinį korpusą.

Tokiu būdu pasiekiama idealios dujų temperatūros skalė. Ideali dujų temperatūra yra temperatūra, matuojama dujų termometru, užpildytu retomis dujomis. Idealios dujų temperatūros skalės pranašumas prieš visas kitas empirines temperatūros skales yra tas, kad, kaip rodo patirtis, temperatūra T, nustatoma pagal (4) formulę, labai silpnai priklauso nuo cheminė prigimtis dujos, užpildytos dujų termometro baku. Įvairių dujų termometrų rodmenys matuojant to paties kūno temperatūrą labai mažai skiriasi vienas nuo kito.

Praktikoje dujų termometras dažniausiai įgyvendinamas taip: dujų tūris V palaikomas pastovus, tada išmatuotas slėgis yra temperatūros indikatorius p.

Charleso įstatymas atskaitos taškams šiuo atveju bus toks:

kur p 1 - tam tikros masės dujų slėgis, artimas idealui, tirpstančio ledo temperatūroje T 1 ; R 2 - slėgis vandens virimo temperatūroje T 2 .

Temperatūros laipsnį pagal apibrėžimą galima pasirinkti taip, kad skirtumas tarp nurodytų temperatūrų būtų lygus 100, t.y.

Eksperimentiškai nustatyta, kad slėgis R 2 yra 1,3661 karto didesnis nei R vienas . Todėl norint apskaičiuoti T 2 ir T 1 turime dvi lygtis: K ir . Jų sprendimas suteikia T 1 = 273,15 K; T 2 \u003d 373,15 K.

Norint nustatyti kūno temperatūrą, jis kontaktuojamas su dujų termometru ir, nustačius šiluminę pusiausvyrą, matuojamas slėgis. R dujos termometre. Šiuo atveju kūno temperatūra nustatoma pagal formulę

Iš to išplaukia, kad kada T=0 R=0. Temperatūra, atitinkanti nulinį slėgį idealus dujos vadinamos absoliučiu nuliu, o temperatūra, matuojama nuo absoliutaus nulio, vadinama absoliučia temperatūra. Čia ekstrapoliacijos pagrindu įvedama absoliučios nulinės temperatūros sąvoka. Realiai, artėjant prie absoliutaus nulio, pastebimi vis labiau pastebimi nukrypimai nuo idealių dujų dėsnių, dujos pradeda kondensuotis. Griežtas absoliučios nulinės temperatūros egzistavimo įrodymas yra pagrįstas antruoju termodinamikos dėsniu.

Kelvino skalė

(absoliuti termodinaminė temperatūros skalė)

SI buvo sutarta temperatūros skalę nustatyti vienu atskaitos tašku, kuris buvo laikomas trigubu vandens tašku. Vadinamojoje absoliučioje termodinaminėje temperatūros skalėje arba Kelvino skalėje pagal apibrėžimą daroma prielaida, kad šio taško temperatūra yra lygiai 273,16 K.

Toks skaitinės reikšmės pasirinkimas buvo atliktas taip, kad naudojant dujų termometrą su idealiomis dujomis intervalas tarp normalių ledo lydymosi taškų ir vandens virimo temperatūros būtų kuo tiksliau 100 K. Tai nustato Kelvino skalės tęstinumą su anksčiau naudota skale su dviem atskaitos taškai. Matavimai parodė, kad normalių ledo lydymosi taškų ir vandens virimo temperatūros pagal aprašytą skalę yra atitinkamai maždaug 273,15 ir 373,15 K.

Taip apibrėžta temperatūros skalė nepriklauso nuo individualių termometrinės medžiagos savybių.

Absoliuti termodinaminė temperatūra T, skaičiuojamas pagal šią skalę, yra chaotiško molekulių judėjimo intensyvumo matas ir yra monotoniška funkcija vidinė energija. Idealioms dujoms jis yra tiesiogiai susijęs su vidinė energija ().

Jis gavo pavadinimą "termodinamika", nes jis gali būti gautas visiškai nepriklausomai nuo grynai termodinaminių skaičiavimų, remiantis antruoju termodinamikos dėsniu.

Absoliuti termodinaminė skalė yra pagrindinė fizikos temperatūros skalė. Temperatūros diapazone, kuriame tinka dujų termometras, ši skalė praktiškai nesiskiria nuo idealios dujų temperatūros skalės.

Celsijaus temperatūra ( t, ) susijęs su T(K) lygybė

Ir K.

Termometrų tipai

Negalima tiesiogiai išmatuoti temperatūros. Todėl termometrų veikimas pagrįstas įvairiais fiziniai reiškiniai, priklausomai nuo temperatūros: įjungta šiluminis plėtimasis skysčiai, dujos ir kietosios medžiagos, dujų slėgio pokyčiai priklausomai nuo temperatūros arba sočiųjų garų, elektrinė varža, terminis emf, magnetinis jautrumas ir kt.

Pagrindiniai visų temperatūros matavimo prietaisų mazgai yra jautrus elementas, kuriame realizuojama termometrinė savybė, ir susiję matavimo prietaisas(slėgio matuoklis, potenciometras, matavimo tiltelis, milivoltmetras ir kt.).

Šiuolaikinės termometrijos standartas – pastovaus tūrio dujų termometras (slėgis – termometrinis dydis). Dujų termometrų pagalba temperatūra matuojama plačiame diapazone: nuo 4 iki 1000 K. Dujų termometrai dažniausiai naudojami kaip pirminiai instrumentai, pagal kuriuos kalibruojami antriniai, tiesiogiai eksperimentuose naudojami termometrai.

Iš antrinių termometrų labiausiai paplitęs gavo skysčių termometrus, varžos termometrus ir termoelementus (termoporas).

Skysčių termometruose termometrinis korpusas dažniausiai yra gyvsidabris arba etilo alkoholis. Paprastai skysčių termometrai naudojami temperatūrų diapazone nuo 125 iki 900 K. Matuojamų temperatūrų apatinė riba nustatoma pagal skysčio savybes, viršutinė – pagal kapiliarinio stiklo savybes.

Atsparumo termometruose termometrinis korpusas yra metalas arba puslaidininkis, kurio varža kinta priklausomai nuo temperatūros. Atsparumo pokytis atsižvelgiant į temperatūrą matuojamas naudojant tilto grandines (žr. pav.). Atsparumo termometrai iš metalų naudojami temperatūrų diapazone nuo 70 iki 1300 K, nuo puslaidininkių (termistorių) - nuo 150 iki 400 K, o anglies - iki skysto helio temperatūros.

Termometrai, kurių pagrindą sudaro termoporos, plačiai naudojami temperatūros matavimams. Čia dvi skirtingų metalų jungtys tarnauja kaip termometrinis korpusas. Jei du laidininkai yra prijungti pagal schemą (žr. pav.), Tada voltmetras grandinėje registruos įtampą, ty

kuri yra proporcinga temperatūrų skirtumui tarp 1 ir 2 sandūrų. Jei vienos iš sandūrų temperatūra bus palaikoma pastovi, tai voltmetro rodmenys priklausys tik nuo antrosios sandūros temperatūros. Tokius termometrus ypač patogu naudoti esant aukštai temperatūrai – apie 700-2300 K.

Su labai aukštos temperatūros medžiagos tirpsta ir aprašyti termometrų tipai netaikomi. Šiuo atveju termometriniu kūnu imamas pats kūnas, kurio temperatūrą būtina išmatuoti, o termometriniu dydžiu – kūno skleidžiama elektromagnetinė energija. Pagal žinomus radiacijos dėsnius daroma išvada apie kūno temperatūrą. Tarptautinis svorių ir matų komitetas nustatė termodinaminę skalę esant aukštesnei nei 1064 temperatūrai, būtent remdamasis radiacijos dėsniais. Prietaisai, matuojantys spinduliuotės energiją, vadinami pirometrais.

Esant labai žemai temperatūrai (> 1 K), taip pat negalima taikyti įprastų temperatūrų matavimo metodų, nes temperatūrų išlyginimas susilietus vyksta labai lėtai, be to, įprastos termometrinės reikšmės tampa netinkamos ( Pavyzdžiui, dujų slėgis tampa labai mažas, varža praktiškai nepriklauso nuo temperatūros). Esant tokioms sąlygoms, pats kūnas taip pat laikomas termometriniu kūnu, o jo savybių charakteristikos, pavyzdžiui, magnetinės, – termometriniu dydžiu.