Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. 1969-1978 .

Boshqa lug'atlarda "Gaz termometri" nima ekanligini ko'ring:

Harorat T ni o'lchash uchun qurilma, uning harakati ideal gaz bosimining p yoki hajmi V ning haroratga bog'liqligiga asoslangan: pV RT (R gaz doimiysi). G. t.ning harorat o'lchovlari bo'yicha, zamonaviy. harorat shkalalari. G. t. ...... sifatida ishlatiladi. Jismoniy entsiklopediya

Gaz termometri Charlz qonuniga asoslangan haroratni o'lchash moslamasi. Bu qanday ishlaydi 18-asrning oxirida Charlz har qanday gazning bir xil qizdirilishi bosimning bir xil oshishiga olib kelishini aniqladi, agar hajmi ... ... Vikipediya

Haroratni o'lchash uchun qurilma, uning ishlashi gaz bosimi yoki hajmining haroratga bog'liqligiga asoslangan. Kapillyar orqali manometrga ulangan geliy, azot yoki vodorod bilan to'ldirilgan silindr haroratli muhitga joylashtirilgan ... ... Katta ensiklopedik lug'at

gaz termometri- — Mavzular neft va gaz sanoati EN gaz termometri ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

GAZ TERMOMETR- haroratni o'lchash uchun qurilma, uning harakati bosim yoki gaz hajmining haroratga bog'liqligiga asoslangan. Ko'pincha doimiy hajmli gaz termometridan foydalaniladi (D 4-rasm), bunda silindrdagi gaz haroratining o'zgarishi ... ... Metallurgiya lug'ati

gaz termometri- Dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometrlar, kurio veikimas pagrįstas idealiųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. attikmenys: ingliz. gaz termometri; gazni kengaytirish termometri ...... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

gaz termometri- dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gaz termometri; gazni kengaytirish termometri vok. Gastermometr, rus. gaz termometri, m; gaz bilan to'ldirilgan termometr, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas

Haroratni o'lchash uchun qurilma, uning ishlashi gaz bosimi yoki hajmining haroratga bog'liqligiga asoslangan. Kapillyar orqali bosim o'lchagichga ulangan geliy, azot yoki vodorod bilan to'ldirilgan silindr haroratli muhitga joylashtirilgan ... ... ensiklopedik lug'at

gaz termometri- haroratni o'lchash uchun qurilma, uning harakati bosim yoki gaz hajmining haroratga bog'liqligiga asoslangan. Ko'pincha doimiy hajmli gaz termometridan foydalaniladi, unda silindrdagi gaz haroratining o'zgarishi ... ... ga mutanosibdir. Metallurgiya ensiklopedik lug'ati

Haroratni o'lchash uchun qurilma, rogo main uchun harakat. ideal gaz bosimi yoki hajmining haroratga bog'liqligiga. Koʻpincha G. of t. a post qoʻllaniladi. hajmi (qarang. shakl. st. Termometrda), bunda silindrdagi gaz haroratining o'zgarishi ... ... ga proportsionaldir. Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Manometrik gaz termometrlari -150 dan +600 ° S gacha bo'lgan haroratni o'lchash imkonini beradi. Azot gaz termometrlarida ishchi vosita sifatida ishlatiladi. Termometrning butun termal tizimini azot bilan to'ldirishdan oldin termotizim va gazni yaxshilab quritish kerak. Ushbu termometrlarning birlashtiruvchi kapillyarining uzunligi

Gazning doimiy hajmida uning bosimining haroratga bog'liqligi ifoda bilan aniqlanadi

Bu erda haroratdagi gaz bosimi gaz bosimining termal koeffitsienti (ideal gaz va azot uchun)

Termometr lampochkasidagi gaz harorati 4 dan 4 gacha o'zgarganda, gaz bosimi ham ifodaga muvofiq o'zgaradi.

bu erda termometr shkalasining boshi va oxiriga mos keladigan haroratdagi gaz bosimi.

Oddiy o'zgarishlardan so'ng (3-2-2) tenglamaning o'ng tomoniga qiymatni ayirish va qo'shish, biz quyidagilarni olamiz:

Ushbu ifodadan ko'rinib turibdiki, gaz termometrining termotizimidagi ish bosimining o'lchami dastlabki bosim qiymatiga va qurilmaning o'lchash diapazoniga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Shuni ta'kidlash kerakki, termometr lampochkasi haroratining oshishi bilan termotizimning hajmi, asosan, lampochkaning kengayishi va manometrik prujinaning ichki bo'shlig'i hajmining oshishi hisobiga ortadi. Gazning harorati va ayni paytda uning bosimi ortishi bilan termosilindrdan kapillyarga va manometrik bahorga qisman gaz oqimi paydo bo'ladi. Termosilindrdagi gazning harorati pasayganda,

teskari jarayon sodir bo'ladi. Natijada, gaz termometri bilan haroratni o'lchashda issiqlik tizimidagi gaz hajmining doimiyligi saqlanmaydi. Shuning uchun issiqlik tizimidagi gaz bosimi va uning harorati o'rtasidagi bog'liqlik chiziqlidan biroz chetga chiqadi va issiqlik tizimidagi haqiqiy gaz bosimi haroratda (3-2-2) formula bilan hisoblanganidan kamroq bo'ladi. Biroq, o'zaro bog'liqlikning bu chiziqli bo'lmaganligi muhim rol o'ynamaydi va gaz termometrining shkalasi amalda bir xil bo'lib chiqadi.

Ish bosimini (3-2-3) oshirish uchun gaz termometrining termosistemi haroratni o'lchash diapazoniga [boshlang'ich bosim o'lchov diapazoni bilan va o'lchov diapazoni bilan bog'liq holda, ma'lum bir boshlang'ich bosimda azot bilan to'ldiriladi.Shuning uchun, tebranishlar. atmosfera bosimi gaz termometrining ko'rsatkichlariga ta'sir qilmaydi.

Atrof havo haroratining og'ishi natijasida gaz termometrining ko'rsatkichlari o'zgarishini kamaytirish uchun uzatish mexanizmining novdasiga termobimetalik kompensator o'rnatilgan (3-2-1, a va 3-2-3-rasm). ), shuningdek, ular bahor va kapillyarning ichki hajmini hajm lampochkasiga nisbatini kamaytirishga intiladi. Bunga lampochkaning hajmini va natijada hajmini oshirish orqali erishiladi. Masalan, kapillyar uzunligi 1,6 dan termometrning termobalon tanasining uzunligiga teng, kapillyar uzunligi gacha bo'lsa, termobalon diametri ikkala holatda ham teng bo'ladi.Termobalon kattaligi tufayli. , gaz termometrlarini hamma joyda ishlatish mumkin emas.

1-kurs. 2-semestr. 11-ma'ruza

11-ma'ruza

Termodinamik tizimning holat tenglamasi. Klapeyron-Mendeleyev tenglamasi. Ideal gaz termometri. Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi. Molekulalarning erkinlik darajalari bo'yicha energiyaning bir xil taqsimlanishi. Ideal gazning ichki energiyasi. Gaz molekulalarining samarali diametri va o'rtacha erkin yo'li. Molekulyar-kinetik nazariyaning eksperimental tasdiqlanishi.

Termodinamik tizimning holat tenglamasi sistemaning parametrlari orasidagi munosabatni tavsiflaydi . Davlat parametrlari bosim, hajm, harorat, moddaning miqdori. Umuman olganda, holat tenglamasi F(p, V, T) = 0 funktsional bog'liqlikdir.

Ko'pgina gazlar uchun, tajriba shuni ko'rsatadiki, xona haroratida va taxminan 10 5 Pa bosimda Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi :

p- bosim (Pa), V- band qilingan hajm (m 3), R\u003d 8,31 J / molK - universal gaz doimiysi, T - harorat (K).

mol modda - atomlar yoki molekulalar soni Avogadro soniga teng bo'lgan moddaning miqdori
(12 g uglerod izotopining 12 C tarkibida juda ko'p atomlar mavjud). Bo'lsin m 0 - bitta molekulaning (atom) massasi, N u holda molekulalar soni
- gaz massasi,
- moddaning molyar massasi. Shunday qilib, moddaning mollari soni:

.

Parametrlari Klapeyron-Mendeleyev tenglamasini qanoatlantiradigan gaz ideal gaz hisoblanadi. Vodorod va geliy xossalari jihatidan idealga eng yaqin.

Ideal gaz termometri.

Doimiy hajmli gaz termometri termometrik jismdan - idishga o'ralgan ideal gazning bir qismidan iborat bo'lib, u quvur orqali bosim o'lchagichga ulanadi.

Gaz termometrining yordami bilan gazning harorati va ma'lum bir qattiq hajmdagi gaz bosimi o'rtasidagi bog'liqlikni eksperimental ravishda o'rnatish mumkin. Hajmning doimiyligiga bosim o'lchagichning chap trubkasi vertikal harakati bilan uning o'ng trubkasidagi sath mos yozuvlar belgisiga keltirilishi va bosim o'lchagichdagi suyuqlik sathining balandliklari farqi bilan erishiladi. o'lchandi. Har xil tuzatishlarni hisobga olish (masalan, termometrning shisha qismlarini issiqlik bilan kengaytirish, gaz adsorbsiyasi va boshqalar) 0,001 K ga teng doimiy hajmli gaz termometri bilan haroratni o'lchashning aniqligiga erishish imkonini beradi.

Gaz termometrlarining afzalligi shundaki, harorat ularning yordami bilan aniqlanadi past zichliklar gaz uning tabiatiga bog'liq emas va bunday termometrning shkalasi ideal gaz termometri yordamida aniqlangan mutlaq harorat shkalasi bilan yaxshi mos keladi.

Shunday qilib, ma'lum bir harorat Tselsiy bo'yicha harorat bilan bog'liq bo'ladi:
TO.

Oddiy gaz sharoitlari - bosim normal atmosferaga teng bo'lgan holat: R\u003d 101325 Pa10 5 Pa va harorat T \u003d 273,15 K.

Mendeleyev-Klapeyron tenglamasidan kelib chiqadiki, normal sharoitda 1 mol gazning hajmi quyidagilarga teng:
m 3.

AKT asoslari

Molekulyar kinetik nazariya (MKT) gazlarning termodinamik xususiyatlarini ularning molekulyar tuzilishi nuqtai nazaridan ko'rib chiqadi.

Molekulalar doimiy tasodifiy issiqlik harakatida bo'lib, doimo bir-biri bilan to'qnashadi. Bunda ular impuls va energiya almashadilar.

Gaz bosimi.

Idish devorlari bilan termodinamik muvozanatdagi gazning mexanik modelini ko'rib chiqing. Molekulalar elastik ravishda nafaqat bir-biri bilan, balki gaz joylashgan idishning devorlari bilan ham to'qnashadi.

Modelning idealizatsiyasi sifatida biz molekulalardagi atomlarni moddiy nuqtalar bilan almashtiramiz. Barcha molekulalarning tezligi bir xil deb hisoblanadi. Bundan tashqari, moddiy nuqtalar bir-biri bilan uzoq masofada o'zaro ta'sir qilmaydi deb taxmin qilamiz, shuning uchun bunday o'zaro ta'sirning potentsial energiyasi nolga teng deb hisoblanadi.

P
og'iz
gaz molekulalarining kontsentratsiyasi, T gaz harorati, u- molekulalarning translatsiya harakatining o'rtacha tezligi. Koordinatalar sistemasini tanlaylikki, tomir devori XY tekislikda yotsin va Z o'qi tomir ichidagi devorga perpendikulyar yo'naltiriladi.

Molekulalarning tomir devorlariga ta'sirini ko'rib chiqing. Chunki Ta'sirlar elastik bo'lganligi sababli, devorga urilgandan so'ng, molekula impulsi yo'nalishini o'zgartiradi, lekin uning kattaligi o'zgarmaydi.

Bir muddat  t dan ortiq bo'lmagan masofada devordan masofada joylashgan molekulalargina L= ut. Baza maydoni bo'lgan silindrdagi molekulalarning umumiy soni S va balandligi L, kimning hajmi V = LS = utS, teng N = nV = nutS.

Fazoning ma'lum bir nuqtasida molekulyar harakatning uch xil yo'nalishini shartli ravishda ajratish mumkin, masalan, X, Y, Z o'qlari bo'ylab. Molekula oldinga va orqaga yo'nalishlarning har biri bo'ylab harakatlanishi mumkin.

Shuning uchun tanlangan hajmdagi barcha molekulalar devorga qarab harakat qilmaydi, balki ularning umumiy sonining oltidan bir qismigina harakat qiladi. Shuning uchun vaqt ichida  bo'lgan molekulalar soni t devorga tegsa, u teng bo'ladi:

N 1 = N/6= nutS/6.

Ta'sir paytida molekulalarning impulslarining o'zgarishi devor tomonidan molekulalarga ta'sir qiluvchi kuchning impulslariga teng - bir xil kuch bilan molekulalar devorga ta'sir qiladi:

P Z = P 2 Z – P 1 Z = Ft, yoki

N 1  m 0 u-( N 1  m 0 u)= Ft,

2N 1  m 0 u=Ft,

,

.

Devordagi gaz bosimini qayerdan topamiz:
,

qayerda
- moddiy nuqtaning kinetik energiyasi (molekulaning translatsion harakati). Shuning uchun bunday (mexanik) gazning bosimi molekulalarning translatsiya harakatining kinetik energiyasiga mutanosibdir:

.

Bu tenglama deyiladi MKT ning asosiy tenglamasi .

Energiyaning erkinlik darajalari bo'yicha bir xil taqsimlanishi qonuni .

Erkinlik darajalari sonitanasii tananing holatini yagona aniqlash uchun o'rnatilishi kerak bo'lgan minimal koordinatalar soni deb ataladi.

Moddiy nuqta uchun –bu uchta koordinata ( x , y , z ) – demak, moddiy nuqta uchun erkinlik darajalari soni teng i=3.

Doimiy uzunlikdagi qattiq novda bilan bog'langan ikkita moddiy nuqta uchun , belgilash zarur 5 koordinata : Bir nuqta uchun 3 ta koordinata va ikkinchi nuqtaning birinchisiga nisbatan o'rnini aniqlash uchun 2 burchak. Shuning uchun, bu holda, darajalar soni i=5.

Kosmosdagi harakat bilan bog'liq bo'lgan erkinlik darajalarining maksimal mumkin bo'lgan soni ,6 ga teng .

Erkinlik darajalari bo'yicha energiyaning bir xil taqsimlanishi qonuni shunday deyditermal harakat paytida bir erkinlik darajasi uchun o'rtacha kinetik energiya :

,

qayerda
- Boltsman doimiysi (J/K). Shuning uchun, erkinlik darajalari soni bo'lgan bitta molekulaning umumiy kinetik energiyasi i nisbati bilan aniqlanadi:

.

Izoh. Jismning fazodagi harakati bilan bog'liq erkinlik darajalaridan tashqari, tananing tabiiy tebranishlari bilan bog'liq erkinlik darajalari ham bo'lishi mumkin. Ular odatda tebranish erkinlik darajalari deb ataladi. Tebranish erkinlik darajasi bilan tebranishlarning potentsial va kinetik energiyalarini hisobga olish kerak, shuning uchun tebranish erkinlik darajasi uchun energiya kT .

Molekulaning translatsiya harakatining o'rtacha kinetik energiyasi, shubhasiz, massa markazining kinetik energiyasiga (nuqta sifatida) teng, shuning uchun:

.

Molekulaning aylanish harakatining (massa markazi atrofida) o'rtacha kinetik energiyasi:

. .

MKT ning asosiy tenglamasiga ifodani almashtiramiz
va oling:

.

Chunki molekulalarning kontsentratsiyasi
, molekulalarning umumiy soni
, Boltsman doimiysi
, keyin biz tenglamani olamiz:
yoki

.

Bu Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi ideal gaz uchun amal qiladi . Demak, molekulalari bir-biri bilan uzoq masofada o'zaro ta'sir qilmaydigan moddiy nuqtalar bilan almashtirilgan gazning mexanik modeli ideal gazdir. Shuning uchun ular shunday deyishadi Ideal gaz uzoqda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan moddiy nuqtalardan iborat .

O'rtacha kvadrat tezlik Barcha molekulalar uchun bir xil bo'lgan ni quyidagi munosabatdan aniqlash mumkin:

yoki
.

RMS tezligi miqdori deyiladi:

.

Ideal gaz molekulalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasiga ega emasligi sababli ichki energiya barcha molekulalarning umumiy kinetik energiyasiga teng :

.

Bu munosabatdan, kutilganidek, shunday bo'ladi harorat ideal gazning ichki energiyasining o'lchovidir.

Dalton qonuni.

Gaz konsentratsiyali turli xil ideal gazlarning (masalan, uchta) aralashmasi bo'lsin n 1 ,n 2 ,n 3 bir xil haroratda. Keyin aralashmaning umumiy konsentratsiyasi har bir gazning kontsentratsiyasi yig'indisiga teng bo'ladi: n =n 1 +n 2 +n 3 .

Haqiqatan ham, .

Qisman gaz bosimi gazning bir xil hajm va haroratda boshqa gazlar yo'qligida bo'ladigan bosimi deb ataladi.

Dalton qonuni shuni ko'rsatadi gaz aralashmasining bosimi aralashma gazlarining qisman bosimlari yig'indisiga teng Va:

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 .

Gaz aralashmasining bosimi faqat gazlar konsentratsiyasi va aralashmaning harorati bilan belgilanadi.

Misol .dan tashkil topgan aralashmaning o'rtacha molyar massasini aniqlang  1 =75% azot va  2 =25% kislorod .

Yechim .Dalton qonuniga ko'ra, gaz aralashmasining bosimi har bir gazning parsial bosimlari yig'indisiga teng: p \u003d p 1 + p 2. Boshqa tomondan, aralashma uchun Mendeleev-Klapeyron tenglamasidan:
, bu erda m \u003d m 1 + m 2 - aralashmaning umumiy massasi,

va har bir gaz uchun qisman bosimni topishingiz mumkin:
,
.

Qayerda:
. Binobarin,

Izoh. Masalada keltirilgan gazlar aralashmasi tarkibi bo'yicha oddiy havoga yaqin. Shuning uchun havo olish mumkin
.

Molekula erkin yo'l degan ma'noni anglatadi .

Molekula erkin yo'l degan ma'noni anglatadi  - - molekulaning boshqa molekulalar bilan ketma-ket ikkita to'qnashuvi orasidagi o'rtacha masofa.

Izoh. Agar molekula tomir devorlariga qaraganda boshqa molekulalar bilan tez-tez to'qnashsa, bu tomirning o'lchami o'rtacha erkin yo'ldan ancha katta ekanligini anglatadi.

Keling, bir xil molekulalardan tashkil topgan gazni ko'rib chiqaylik. Biz molekulalarning o'lchamlarini e'tiborsiz qoldirmaymiz, lekin biz molekulalarning tezligining o'rtacha qiymatlarini bir xil deb hisoblaymiz.

Ikki molekula to'qnashadi, agar ulardan birining markazi dan katta bo'lmasa d = 2r qarama-qarshi yo'nalishda harakat qilganda, ikkinchisining markazidan ( r molekula radiusi). Ulardan biri tinch holatda bo'lsin, ikkinchisi esa nisbiy tezlikda v rel bilan uchadi. Tsilindr ichida boshqa molekulalar bo'lmasligi sharti bilan belgilangan tinch holatda bu molekula bilan bog'langan tekis silindrni ko'rib chiqing. Agar bu silindrning hajmi
(L qo'shni molekulagacha bo'lgan masofa), u holda butun gazning hajmi sifatida aniqlanishi mumkin V =NV 0, qayerda N molekulalar soni. Keyin molekulalarning kontsentratsiyasi
. Buni qayerdan olamiz
.

Agar  erkin yo'l bo'lsa, u holda ikkita ketma-ket to'qnashuvlar orasidagi vaqt mos yozuvlar tizimiga bog'liq emas. Bo'lsin u holda molekulalarning o'rtacha tezligi

, qayerda
.

Ikki molekulaning nisbiy tezligi
, shunung uchun

Ushbu ifodani o'rtacha hisoblaymiz:

Ko'rinib turibdiki, o'rtacha qiymat
davr uchun nolga teng:
. Shunung uchun
, chunki taxminga ko'ra
. Umuman olganda,
, lekin taxminiy tarzda biz buni yozishimiz mumkin
.

Nihoyat, molekulalarning o'rtacha erkin yo'li uchun formulani olamiz:
.

Qiymat
chaqirdi molekulalarning o'zaro ta'siri uchun samarali kesma . Umuman olganda, bu qiymat haroratga zaif bog'liq.

Molekulalarning o'rtacha erkin yo'li molekulalarning kontsentratsiyasiga teskari proportsionaldir:

.

FROM gaz molekulalarining bir-biri bilan to'qnashuvining o'rtacha chastotasi :
.

Molekulyar-kinetik nazariyaning eksperimental tasdiqlanishi.

Moddaning molekulyar tuzilishini ko'rsatadigan va molekulyar kinetik nazariyani tasdiqlovchi eng mashhur tajribalar tajribalardir. dunoyer va Otto Stern, mos ravishda 1911 va 1920 yillarda ishlab chiqarilgan. Ushbu tajribalarda turli metallarning bug'lanishi natijasida molekulyar nurlar yaratilgan va shuning uchun o'rganilayotgan gazlarning molekulalari bu metallarning atomlari edi. Bunday tajribalar molekulyar-kinetik nazariyaning bashoratlarini tekshirishga imkon berdi, u molekulalarini moddiy nuqtalar (ya'ni, bir atomli gazlar uchun) deb hisoblash mumkin bo'lgan gazlar holati uchun beradi.

Tajriba sxemasi dunoyer molekulyar nurlar bilan shaklda ko'rsatilgan. Materiali yuqori vakuumni ta'minlaydigan tarzda tanlangan shisha idish, diafragma 4 bo'lgan ikkita bo'linma bilan uchta bo'linma 1, 2 va 3 ga bo'lingan. 1-bo'limda gaz bor edi. Natriy bug'i sifatida bu tajriba uni isitish orqali olingan. Bu gaz molekulalari diafragma teshiklari orqali erkin uchib o'tib, molekulyar nurni 5 kollimatsiya qiladi, ya'ni uning faqat kichik qattiq burchak ostida o'tishiga imkon beradi. 2 va 3-bo'limlarda natriy atomlari havo molekulalari bilan to'qnashmasdan uchib o'tishi uchun o'ta yuqori vakuum yaratilgan.

H tarqoq molekulyar nur tomirning so‘nggi devorida 6 iz qoldirgan.Lekin o‘ta yuqori vakuum holatida ham molekulyar nur diafragma 4 chetlarida tarqalib ketgan.Shuning uchun uning oxirida “penumbra” mintaqasi 7 bo‘lgan. tomir devori, unda tarqalib ketgan zarralar iz qoldirgan. 3-bo'limdagi vakuum yomonlashgani sababli, 7-hudud oshdi. Tarqalgan natriy atomlari izining bulg'anishining kattaligidan ularning erkin yo'lining uzunligini taxmin qilish mumkin edi. Bunday hisob-kitoblarni Maks Born Dunoyernikiga o‘xshash tajribalar natijalari asosida amalga oshirgan.

Molekulyar nurlar bilan eng mashhur tajribalardan ba'zilari shular edi Stern, unda birinchi marta molekulyar tezliklarni to'g'ridan-to'g'ri o'lchashni amalga oshirish mumkin edi. Stern tajribasining eng mashhur sxemasi rasmda ko'rsatilgan. Bir tomchi kumush qo'llanilgan 1-platina ipi ikkita koaksiyal tsilindr 2 va 3 o'qida joylashgan va 2-tsilindrda uning o'qiga parallel bo'lgan tirqish bor edi. Tsilindrlar o'z o'qi atrofida aylanishi mumkin edi. Shtern tajribalarida ularning aylanish burchak tezligi daqiqada 2...3 ming aylanishni tashkil etdi.

Platina filamentidan elektr toki o'tkazilganda, u maksimal harorat taxminan 1200 o S gacha qizdirildi. Natijada kumush bug'lana boshladi va uning atomlari 2-tsilindrning 4-teshigidan uchib o'tdi, so'ngra uning yuzasiga joylashdi. tsilindr 3, uning ustida iz qoldirib 5. Aylanmaydigan tsilindrlar uchun kumush atomlari to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanib, tashqi silindr yuzasida ozmi-ko'pmi bir xilda, ularning to'g'ri chiziqli tarqalishiga mos keladigan sektor ichida joylashgan. Tsilindrlarning aylanishi silindrlar bilan bog'langan mos yozuvlar ramkasida molekulalar traektoriyasining egriligiga va natijada tashqi silindrga joylashadigan kumush atomlarining holatining o'zgarishiga olib keldi.

O'rnashgan molekulalarning zichligini tahlil qilib, molekulalarning tezlik bo'yicha taqsimlanish xususiyatlarini, xususan, yo'lning chekkalariga mos keladigan maksimal va minimal tezliklarni, shuningdek, maksimalga mos keladigan eng katta tezlikni topish mumkin edi. cho'kma molekulalarning zichligi.

1200 o C filament haroratida, Shtern tajribalari natijalarini qayta ishlash natijasida olingan kumush atomlari tezligining o'rtacha qiymati 600 m / s ga yaqin bo'lib chiqdi, bu ildizning qiymatiga juda mos keladi. formula bo'yicha hisoblangan o'rtacha kvadrat tezlik
.

Ideal gaz holati tenglamasi

termometrik miqdor sifatida ham olishimizga imkon beradi p, yoki V, bu katta aniqlik bilan o'lchanishi mumkin.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, etarli darajada kam uchraydigan gazlar idealga juda yaqin. Shuning uchun ularni bevosita termometrik jism sifatida olish mumkin.

Shunday qilib, ideal gaz harorati shkalasiga erishiladi. Ideal gaz harorati - bu noyob gaz bilan to'ldirilgan gaz termometri bilan o'lchanadigan harorat. Ideal gaz harorati shkalasining barcha boshqa empirik harorat shkalalaridan afzalligi shundaki, tajriba shuni ko'rsatadiki, harorat T, formula (4) bo'yicha aniqlangan, gaz termometrining idishi to'ldirilgan gazning kimyoviy tabiatiga juda zaif bog'liq. Xuddi shu tananing haroratini o'lchashda turli xil gaz termometrlarining ko'rsatkichlari bir-biridan juda kam farq qiladi.

Amalda gaz termometri odatda quyidagicha amalga oshiriladi: gaz hajmi V doimiy saqlanadi, keyin o'lchangan bosim harorat ko'rsatkichi bo'lib xizmat qiladi p.

Bu holatda mos yozuvlar uchun Charlz qonuni quyidagi shaklga ega bo'ladi:

qayerda p 1 - muzning erishi haroratida idealga yaqin bo'lgan ma'lum bir gaz massasining bosimi T 1 ; R 2 - suvning qaynash nuqtasida bosim T 2 .

Harorat darajasi, ta'rifga ko'ra, ko'rsatilgan haroratlar orasidagi farq 100 ga teng bo'lishi uchun tanlanishi mumkin, ya'ni.

Bosim borligi eksperimental tarzda aniqlangan R 2 dan 1,3661 marta katta R bitta. Shuning uchun, hisoblash uchun T 2 va T 1 bizda ikkita tenglama mavjud: K va . Ularning yechimi beradi T 1 = 273,15 K; T 2 \u003d 373,15 K.

Jismning haroratini aniqlash uchun u gaz termometri bilan aloqa qiladi va issiqlik muvozanati o'rnatilgandan so'ng bosim o'lchanadi. R termometrdagi gaz. Bunday holda, tana harorati formula bilan aniqlanadi

Bundan kelib chiqadiki, qachon T=0 R=0. Nol bosimga mos keladigan harorat ideal gaz mutlaq nol, mutlaq noldan o'lchangan harorat esa mutlaq harorat deyiladi. Bu yerda ekstrapolyatsiya asosida absolyut nol harorat tushunchasi kiritilgan. Haqiqatda, biz mutlaq nolga yaqinlashganda, ideal gazlar qonunlaridan tobora ko'proq sezilarli og'ishlar kuzatiladi, gazlar kondensatsiyalana boshlaydi. Mutlaq nol harorat mavjudligining qat'iy isboti termodinamikaning ikkinchi qonuniga asoslanadi.

Kelvin shkalasi

(mutlaq termodinamik harorat shkalasi)

SIda harorat shkalasini suvning uchlik nuqtasi sifatida qabul qilingan bitta mos yozuvlar nuqtasi bilan aniqlashga kelishib olindi. Mutlaq termodinamik harorat shkalasi yoki Kelvin shkalasida bu nuqtaning harorati aniq 273,16 K deb taxmin qilinadi.

Raqamli qiymatning bunday tanlovi, agar ideal gazga ega gaz termometridan foydalanilsa, muzning normal erish nuqtalari va suvning qaynash nuqtasi orasidagi interval 100 K ni iloji boricha aniqroq bo'lishi uchun amalga oshiriladi. Bu Kelvin shkalasining ikkita sobit nuqtali ilgari ishlatilgan shkala bilan uzluksizligini o'rnatadi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, tavsiflangan shkalada muzning normal erish nuqtalari va suvning qaynash nuqtalari mos ravishda taxminan 273,15 va 373,15 K ni tashkil qiladi.

Shu tarzda aniqlangan harorat shkalasi termometrik moddaning individual xususiyatlariga bog'liq emas.

Mutlaq termodinamik harorat T, bu shkalada hisoblangan molekulalarning xaotik harakati intensivligining o'lchovidir va ichki energiyaning monotonik funktsiyasidir. Ideal gaz uchun ichki energiya () bilan bevosita bog'liq.

U "termodinamik" nomini oldi, chunki u termodinamikaning ikkinchi qonuni asosida sof termodinamik hisob-kitoblardan butunlay mustaqil ravishda olinishi mumkin.

Absolyut termodinamik shkala fizikada asosiy harorat shkalasi hisoblanadi. Gaz termometri mos keladigan harorat oralig'ida bu shkala amalda ideal gaz harorati shkalasidan farq qilmaydi.

Tselsiy bo'yicha harorat ( t, ) bilan bog‘langan T(K da) tenglik

Va K.

Termometrlarning turlari

Haroratni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas. Shuning uchun termometrlarning ta'siri haroratga bog'liq bo'lgan turli xil jismoniy hodisalarga asoslanadi: suyuqliklar, gazlar va qattiq jismlarning termal kengayishi, gaz yoki to'yingan bug' bosimining harorat bilan o'zgarishi, elektr qarshiligi, termal emf, magnit sezgirlik va boshqalar.

Haroratni o'lchash uchun barcha qurilmalarning asosiy birliklari termometrik xususiyat amalga oshiriladigan sezgir element va u bilan bog'liq bo'lgan o'lchash moslamasi (bosim o'lchagich, potansiyometr, o'lchash ko'prigi, millivoltmetr va boshqalar).

Zamonaviy termometriyaning standarti doimiy hajmdagi gaz termometridir (bosim - termometrik miqdor). Gaz termometrlari yordamida harorat keng diapazonda o'lchanadi: 4 dan 1000 K gacha. Gaz termometrlari odatda asosiy asboblar sifatida ishlatiladi, unga ko'ra bevosita tajribalarda ishlatiladigan ikkilamchi termometrlar kalibrlanadi.

Ikkilamchi termometrlardan suyuq termometrlar, qarshilik termometrlari va termoelementlar (termojuftlar) eng keng tarqalgan.

Suyuq termometrlarda termometrik tanasi odatda simob yoki etil spirtidir. Odatda, suyuq termometrlar 125 dan 900 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida qo'llaniladi. O'lchangan haroratlarning pastki chegarasi suyuqlikning xususiyatlari, yuqori chegarasi - kapillyar shishaning xususiyatlari bilan belgilanadi.

Qarshilik termometrlarida termometrik tana metall yoki yarimo'tkazgich bo'lib, uning qarshiligi harorat bilan o'zgaradi. Harorat bilan qarshilikning o'zgarishi ko'prik sxemalari yordamida o'lchanadi (rasmga qarang). Metalllarning qarshilik termometrlari 70 dan 1300 K gacha bo'lgan harorat oralig'ida, yarimo'tkazgichlardan (termistorlar) - 150 dan 400 K gacha, uglerodli - suyuq geliy haroratigacha qo'llaniladi.

Termojuftlarga asoslangan termometrlar haroratni o'lchashda keng qo'llaniladi. Bu erda bir-biriga o'xshash bo'lmagan metallarning ikkita birikmasi termometrik tana vazifasini bajaradi. Agar sxema bo'yicha ikkita o'tkazgich ulangan bo'lsa (rasmga qarang), u holda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan voltmetri kuchlanishni qayd qiladi, ya'ni

1 va 2 o'tish joylari orasidagi harorat farqiga mutanosib bo'ladi. Agar ulanishlardan birining harorati doimiy bo'lib qolsa, u holda voltmetr ko'rsatkichlari faqat ikkinchi o'tish haroratiga bog'liq bo'ladi. Bunday termometrlar, ayniqsa, yuqori haroratli mintaqada foydalanish uchun qulaydir - taxminan 700-2300 K.

Juda yuqori haroratlarda materiallar eriydi va tavsiflangan termometr turlari qo'llanilmaydi. Bunday holda, termometrik jism sifatida harorati o'lchanishi kerak bo'lgan tananing o'zi, termometrik miqdor sifatida esa tanadan chiqadigan elektromagnit energiya olinadi. Radiatsiyaning ma'lum qonunlariga ko'ra, tananing harorati haqida xulosa chiqariladi. O'lchov va og'irliklar bo'yicha xalqaro qo'mita 1064 dan yuqori haroratlarda termodinamik shkalani aniq nurlanish qonunlari asosida o'rnatdi. Radiatsiya energiyasini o'lchaydigan asboblar pirometrlar deb ataladi.

Juda past haroratlarda (> 1 K) haroratni o'lchashning odatiy usullarini qo'llash ham mumkin emas, chunki aloqa paytida haroratning tenglashishi juda sekin sodir bo'ladi va bundan tashqari, odatdagi termometrik qiymatlar mos kelmaydi ( masalan, gaz bosimi juda past bo'ladi, qarshilik amalda haroratga bog'liq emas ). Bunday sharoitda tananing o'zi ham termometrik jism sifatida qabul qilinadi va termometrik miqdor sifatida uning xususiyatlarining xususiyatlari, masalan, magnitlar olinadi.