Hvordan fremstilles gastermometeret i fysisk?

Gastermometeret:et simpelt, men kraftfuldt værktøj

Et gastermometer er en enhed, der bruger forholdet mellem tryk og temperatur på en gas til at måle temperaturen. Her er en sammenbrud af dens konstruktion, og hvordan det fungerer:

Komponenter:

1. pære: En forseglet beholder fyldt med en gas (normalt helium eller brint) ved lavt tryk. Pærevolumenet er konstant.

2. trykmåler: En enhed, der måler trykket af gassen inde i pæren. Dette er ofte et manometer, et U-formet rør, der indeholder en væske som kviksølv.

3. forbindelsesrør: Et rør forbinder pæren til trykmåleren, så trykket kan overføres.

Arbejdsprincip:

1. ideel gaslov: Gastermometeret fungerer baseret på den ideelle gaslov, der siger: PV =NRT , hvor:

* p: Presset af gassen

* v: Gasvolumen

* n: Antal mol af gassen

* r: Ideel gaskonstant

* t: Den absolutte temperatur på gassen

2. konstant volumen: I et gastermometer holdes volumen (V) på pæren konstant. Dette betyder, at trykket (P) er direkte proportionalt med den absolutte temperatur (T).

3. Temperaturmåling: Ved at måle gasens tryk kan vi bestemme temperaturen ved hjælp af forholdet mellem tryk og temperatur. Da volumenet og mængden af ​​gas er konstant, skyldes trykændringen udelukkende ændringen i temperaturen.

Kalibrering:

1. ispunkt: Gastermometeret kalibreres først ved ispunktet (0 ° C eller 273,15 K). Trykket på dette tidspunkt registreres.

2. Steam Point: Dernæst anbringes termometeret i kogende vand (100 ° C eller 373,15 K), og trykket måles igen.

3. lineært forhold: Hvis man antager en ideel gasadfærd, definerer tryklæsningerne ved ispunktet og damppunktet et lineært forhold mellem tryk og temperatur. Dette lineære forhold kan bruges til at bestemme temperaturen for enhver anden tryklæsning.

Fordele:

* Høj nøjagtighed: Gastermometre kan opnå meget høj nøjagtighed, især ved lave temperaturer.

* bredt temperaturområde: De kan måle en lang række temperaturer, fra meget lav til meget høj.

* direkte relateret til absolut temperatur: Tryklæsningen korrelerer direkte med den absolutte temperatur, hvilket gør det til et grundlæggende temperaturmålingsværktøj.

Ulemper:

* langsom responstid: Gastermometre kan være langsomme med at nå termisk ligevægt med miljøet, hvilket gør dem uegnet til hurtige temperaturændringer.

* voluminøs og skrøbelig: Pæren og manometeret kan være relativt voluminøst og skrøbeligt, hvilket gør dem vanskelige at bruge i nogle applikationer.

* ikke praktisk til daglig brug: De bruges for det meste i laboratorieindstillinger til forskning og kalibreringsformål på grund af deres kompleksitet.

Konklusion:

Selvom det ikke er vidt brugt i dagligdagen, spiller gastermometre en afgørende rolle i videnskabelig forskning og kalibrering af andre temperaturmålingsenheder. Deres afhængighed af de grundlæggende love for termodynamik giver dem mulighed for at tilvejebringe meget nøjagtige og pålidelige temperaturmålinger på tværs af en bred rækkevidde.