En gastermometer är en anordning som använder förhållandet mellan trycket och temperaturen på en gas för att mäta temperaturen. Här är en uppdelning av dess konstruktion och hur det fungerar:
komponenter:
1. glödlampa: En förseglad behållare fylld med en gas (vanligtvis helium eller väte) vid lågt tryck. Lampans volym är konstant.
2. Tryckmätare: En anordning som mäter gasens tryck inuti glödlampan. Detta är ofta en manometer, ett U-format rör som innehåller en vätska som kvicksilver.
3. Anslutningsröret: Ett rör ansluter glödlampan till tryckmätaren, vilket gör att trycket kan överföras.
Arbetsprincip:
1. Idealisk gaslag: Gastermometern fungerar baserat på den ideala gaslagen, som säger: pv =nrt , var:
* p: Gastryck
* V: Gasvolym
* n: Antal mol av gasen
* r: Idealisk gaskonstant
* T: Gasens absolut temperatur
2. konstant volym: I en gastermometer hålls glödlampans volym (V) konstant. Detta innebär att trycket (P) är direkt proportionellt mot den absoluta temperaturen (T).
3. Temperaturmätning: Genom att mäta gasens tryck kan vi bestämma temperaturen med förhållandet mellan tryck och temperatur. Eftersom volymen och mängden gas är konstant beror tryckförändringen enbart på temperaturförändringen.
Kalibrering:
1. Ice Point: Gastermometern kalibreras först vid ispunkten (0 ° C eller 273,15 K). Trycket vid denna punkt registreras.
2. Steam Point: Därefter placeras termometern i kokande vatten (100 ° C eller 373,15 K), och trycket mäts igen.
3. linjär relation: Förutsatt att ett idealiskt gasbeteende definierar tryckavläsningarna vid ispunkten och ångpunkten ett linjärt samband mellan tryck och temperatur. Detta linjära förhållande kan användas för att bestämma temperaturen för annan tryckavläsning.
Fördelar:
* Hög noggrannhet: Gastermometrar kan uppnå mycket hög noggrannhet, särskilt vid låga temperaturer.
* Brett temperaturområde: De kan mäta ett brett spektrum av temperaturer, från mycket låg till mycket hög.
* Direkt relaterad till absolut temperatur: Tryckavläsningen korrelerar direkt med den absoluta temperaturen, vilket gör det till ett grundläggande temperaturmätningsverktyg.
Nackdelar:
* långsam responstid: Gastermometrar kan vara långsamma för att nå termisk jämvikt med miljön, vilket gör dem olämpliga för snabba temperaturförändringar.
* skrymmande och bräckligt: Glödlampan och manometern kan vara relativt skrymmande och bräcklig, vilket gör dem svåra att använda i vissa applikationer.
* Inte praktiskt för vardagsbruk: De används mest i laboratorieinställningar för forskning och kalibreringsändamål på grund av deras komplexitet.
Slutsats:
Även om de inte används allmänt i det dagliga livet, spelar gastermometrar en avgörande roll i vetenskaplig forskning och kalibrering av andra temperaturmätningsanordningar. Deras beroende av de grundläggande lagarna i termodynamik gör det möjligt för dem att tillhandahålla mycket exakta och tillförlitliga temperaturmätningar över ett brett intervall.
