En konstant volymgastermometer är en anordning som används för att mäta temperatur baserat på förhållandet mellan trycket och temperaturen på en gas vid en konstant volym. Så här fungerar det:
1. Inställningen: Termometern består av en glödlampa fylld med en gas (vanligtvis helium eller väte), ansluten till en tryckmätare genom ett kapillärrör. Glödlampan är nedsänkt i mediet vars temperatur du vill mäta. Volymen på gasen i glödlampan hålls konstant genom att justera höjden på en kolonn med kvicksilver i en manometer ansluten till systemet.
2. Principen: Principen bakom denna termometer förlitar sig på Gay-Lussacs lag , som säger att trycket på en gas är direkt proportionell mot dess absoluta temperatur när volymen hålls konstant. Detta kan skrivas som:
P/t =konstant
Där:
* P =gasens tryck
* T =Absolut temperatur (Kelvin)
3. Mätning:
* Inledande punkt: Glödlampan är först nedsänkt i ett referensbad med känd temperatur (vanligtvis trippelpunkten för vatten, 273,16 K). Gasens tryck mäts.
* okänd temperatur: Glödlampan nedsänktes sedan i mediet vars temperatur du vill mäta. Gasens tryck mäts igen.
* Beräkning: Eftersom volymen är konstant är förhållandet mellan trycket direkt proportionellt mot förhållandet mellan temperaturen:
P1/T1 =P2/T2
Där:
* P1 =tryck vid referenstemperaturen
* T1 =referenstemperatur
* P2 =tryck vid den okända temperaturen
* T2 =okänd temperatur
Lösning för T2 får vi:
T2 =(P2/P1) * T1
4. Fördelar:
* hög precision: Konstant volymgastermometrar är mycket exakta på grund av den direkta proportionaliteten mellan tryck och temperatur.
* Brett temperaturområde: Dessa termometrar kan användas för att mäta temperaturer över ett brett intervall, från mycket låga temperaturer (nära absolut noll) till höga temperaturer.
5. Nackdelar:
* Tidskrävande: Att nå jämvikt mellan glödlampan och mediet kan ta lång tid, vilket gör mätprocessen långsam.
* skrymmande och komplex: Apparaten kan vara skrymmande och komplexa, vilket kräver noggrann kalibrering och hantering.
Sammanfattningsvis En konstant volymgastermometer mäter temperaturen genom att utnyttja förhållandet mellan tryck och temperatur på en gas vid konstant volym. Denna metod är mycket exakt och har ett brett temperaturintervall, men den är också tidskrävande och kräver en komplex installation.
