Вимірювання температури

Щоб виміряти температуру якого-небудь тіла, його необхідно привести в тепловий контакт з термометром. Термометр – прилад для вимірювання температури. Основною частиною термометра є термометричні тіло, що приводиться в тепловий контакт з об’єктом, температуру якого треба виміряти. У рідинних термометрах термометричною тілом служить або ртуть, або підфарбований спирт. У термометрах опору термометричною тілом служить металевий дріт, а температура визначається за її електричному опору. Термометр не повинен мати великої маси: масивний термометр змінить температуру того тіла, з яким він приведений в тепловий контакт.

Термометр фіксує свою власну температуру, рівну температурі тіла, з яким він перебуває в термодинамічній рівновазі.

Для вимірювання температури можна скористатися залежністю будь макроскопічної величини (обсягу, тиску, електричного опору та ін.) Від температури. На практиці найчастіше використовують залежність об’єму рідини (ртуті, спирту) від температури (рідинні термометри). Необхідно насамперед створити температурну шкалу, що дозволяє приписувати температурі певні числа. Пристрій більшості термометрів грунтується на припущенні, що покладене в основу виміру фізична властивість термометричного тіла лінійно безперервно залежить від температури. Для побудови шкали вибирають дві так звані реперні точки, яким приписуються довільні значення температури, а шкала між ними ділиться на рівні частини. Цим встановлюється одиниця вимірювання температури. У метричній системі для практичного вжитку прийнята шкала Цельсія (Міжнародна практична шкала температур). При побудові цієї шкали приймають, що при нормальному атмосферному тиску температура плавлення льоду дорівнює 0 ° С, а температура кипіння води 100 ° С (реперні точки). Шкалу між точками 0 і 100 ділять на 100 рівних частин, званих градусами. Переміщення покажчика (в рідинних термометрах – кінця стовпчика рідини) на одну поділку відповідає зміні температури на 1 ° С. Позначення температури за шкалою Цельсія – t ° С.

Такі термометри мають істотні недоліки: 1) діапазон температур обмежений: при низьких температурах рідини тверднуть, при високих випаровуються; 2) показання різних термометрів, наприклад ртутного і спиртового, збігаючись при 0 ° С і 100 ° С, не збігаються при інших температурах в силу того, що температурні коефіцієнти об’ємного розширення спирту і ртуті по-різному залежать від температури.

На відміну від рідин все зріджені (ідеальні) гази при нагріванні однаково змінюють свій об’єм і тиск, причому тиск газу пропорційно температурі. Отже, тиск газу (при V = const) можна прийняти як кількісної міри температури. Поєднавши посудину, в якому знаходиться газ (найчастіше водень або гелій), з манометром і проградуювати прилад, можна вимірювати температуру за показаннями манометра. Такий прилад називається газовим термометром (рис. 1).

Газовий термометр

Рис. 1

Газовий термометр непридатний для визначення температури в області високих температур, при яких відбувається термічна дисоціація й іонізація, і дуже низьких температур, при яких всі реальні гази конденсуються.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 2.50 out of 5)

Вимірювання температури