Газовый термометр

Рис. 3-6. Простой газовый термометр. Объем газа является мерой его абсолютной температуры. Шкалу термометра можно откалибровать по температуре замерзания воды (0°С) и ее температуре кипения (100°С). Для поддержания постоянного атмосферного давления в приборе в него добавляют или удаляют ртуть.

Газовый термометр — это основной прибор для воспроизведения термодинамической температурной шкалы в том интервале температур, в котором обычно измеряются вириальные коэффициенты. Таким образом, все р—и—7-измерения можно считать относительными, поскольку они проводятся путем сравнения с газом, используемым для воспроизведения температурной шкалы. Это справедливо и в случае применения вторичных приборов, например платинового термометра сопротивления, который также калибруется по газовому термометру. [c.74]

Фиг. 3.4. Газовый термометр постоянного объема, используемый для р—у—Г-измерений при низких давлениях.

С и др. В газовых манометрических термометрах система заполнена инертным газом (обычно азотом), их применяют для измерения температур от О до +300° С. Шкалы жидкостных и газовых термометров равномерные, погрешность измерения не превышает 1,5%. [c.52]

Фиг. 3.3. Газовый термометр постоянного давления, используемый для р—а—Г-измерений при низких давлениях.

Фиг. 3.9. Метод сдвоенного газового термометра постоянного объема, применяемый для измерений при низких давлениях.

Как и можно было ожидать, многие измерения вириальных коэффициентов основаны на экспериментальных методах, разработанных для исследования газов при предельных плотностях и с помощью газовой термометрии. Один из самых известных абсолютных методов определения плотности газа состоит в следующем. Известное количество газа или жидкости помещают в сосуд известного объема и измеряют давление при различных температурах. Иногда вес вещества определяют после измерения [c.81]

Таким образом, газовый термометр постоянного давления может быть использован для определения сжимаемости при низких давлениях. Александер и Ламберт [31] с помощью прибора подобного типа проводили грубое измерение второго вириального коэффициента при высоких температурах. Его недостатком является то, что большая часть газа во время опыта находится в объеме Уо, а не У. [c.83]

Газовый термометр постоянного объема также можно использовать для измерения вириальных коэффициентов. Схема такого термометра представлена на фиг. 3.4. В этом случае заполняется газом сосуд постоянного объема V] с изменением температуры Г изменяется давление, измеряемое высотой ртутного столба /11. В идеальном случае плотность газа при изменении температуры Г должна оставаться постоянной, однако в действительности она немного меняется из-за того, что часть газа попадает в балластный объем, который составляют свободный 6 [c.83]

Косвенными принято называть измерения, результат которых находится не прямым измерением, а путем расчета с помогцью конкретных функциональных зависимостей, аргументы которых находят прямым измерением. Так, при определении температуры газовым термометром ее оценивают, исходя из соотношения Т = рУ/пЯ, где р и У —давление и объем м —число моль газа в термометре / —газовая постоянная, известная с большой точностью. Значения р, V а п измеряют непосредственно с определенной точностью, а погрешность в их измерении в конечном счете определяет погрешность оценки температуры Т = р, У.п) От — ф(Ор. Оу, Оп). [c.838]

Еще одной возможностью расширения интервала температур эксперимента по сжимаемости является использование метода, подобного методу с использованием газового термометра постоянного давления, в котором ртуть, сжимающая газ, находится при комнатной температуре. На такой установке Кеезом и др. [52] в Лейдене проводили исследование сжимаемости газообразного гелия до температуры 2,6° К. Схема этой установки, подобная схеме газового термометра постоянного давления (фиг. 3.3), приведена на фиг. 3.8. При таких низких температурах экспериментатор, помимо сжимаемости, должен измерять температуру газовым термометром. Кеезом [52а] выполнил обзор ранних р—V—Г-измерений для гелия при низких [c.87]

Метод газового термометра постоянного давления также можно использовать для относительных измерений с помощью сдвоенного прибора, показанного на фиг. 3.3. В этом случае один из приборов заполняют исследуемым газом, а другой — эталонным газом, причем сосуды V находятся при одинаковой температуре опыта, а сосуды Уо — при одинаковой комнатной температуре. Приборы соединяются через дифманометр, и при заполнении в них устанавливается равное давление. Далее в обоих приборах давление понижается на некоторую величину [c.90]

Принципиально важным способом установления абсолютной температурной шкалы является, как было показано, обратимый цикл между опорными точками ( 4) и идеальный газовый термометр ( 11). При очень низких температурах (примерно Т < Г К) оба способа практически нереализуемы. Это связано с тем, что количество теплоты, переходящ,ее при таком циклическом процессе, становится [c.55]

ПОПРАВКИ ГАЗОВЫХ ТЕРМОМЕТРОВ НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКУЮ ШКАЛУ [c.57]

Начальное давление газового термометра при 0° С равно 1 м ртутного столба [c.57]

Для контроля работы ожижителя, низкотемпературной аппаратуры установки, емкостей и трубопроводов жидкого водорода применяются различного рода термопары и термометры сопротивления [24]. Однако термометры сопротивления наиболее надежны. Можно применять газовые термометры, заполненные гелием [102]. Характеристика этих приборов приведена в табл. 10. [c.97]

Покажем теперь, что абсолютная термодинамическая температура 0 совпадает с абсолютной температурой Г, введенной с помощью газового термометра. Пусть Т и — температуры, соответствующие двум изотермам цикла Карно, измеренные газовым термометром. [c.102]

Равенство ( .27) доказывает, что отношение теплот Q2 Q равно отношению температур Тг/Ту при выражении с помощью шкалы газового термометра. Однако согласно уравнению ( .25) это же отношение равно отношению температур источников при выражении их с помощью абсолютной термодинамической шкалы. Из этого следует, что отношение двух температур по шкале газового термометра равно отношению двух температур абсолютной термодинамической шкалы, т. е. эти две температурные шкалы про- [c.102]

Из таблицы видно, что при обычных условиях температуры и давления все инертные элементы в виде простых веществ газообразны. Самая низкая температура кипения у гелия. Это вообще наиболее трудно сжижаемое вещество. При испарении жидкого гелия достигается температура, близкая к абсолютному нулю. В связи с этим гелием пользуются в криогенной технике для получения очень низких температур. Гелий—единственное рабочее тело в газовых термометрах, пригодное для измерения температур ниже Г К- Температуры плавления и кипения других инертных веществ закономерно повышаются от гелия к радону. [c.538]

Пример 1. При измерении температуры газовым термометром получены следующие значения давления, объема и количества вещества У= 1000 см (0,001 м ) р = 1,013-10 Па п = 0,0445 моль. Соответствующие стандартные отклонения составляют Оу = 1 см ар== 10 Па Оп = 9-10- моль. Рассчитать значение температуры, абсолютное и относительное стандартное отклонение при оценке температуры газовым термометром. Решение. Приняв / = 8,317 Дж/моль-К, найдем [c.840]

При этом величина рУ сама может нелинейно и немонотонно зависеть от температуры. Экстраполяция к малым давлениям — сложная экспериментальная задача. Поэтому определение температуры по шкале газового термометра представляет собой достаточно трудную работу, которую проводят только для установления абсолютных температур немногих реперных точек фазовых переходов, принимаемых за эталонные, промежуточные температуры обычно определяют эмпирическими термометрическими методами. [c.19]

Формулы (VI.66)—(VI.72) характеризуют средние отклонения температуры системы от температуры среды вследствие флуктуаций. С помощью этих формул можно оценить предел чувствительности приборов для измерения температуры, в частности газовых термометров. Газовый термометр, содержащий 10 моль одноатомного газа, позволяет, очевидно, измерять температуру порядка 1000 К с точностью не больше чем 10 К. Зарегистрировав изменение температуры около 10 К или меньшее, мы не сможем сказать, вызвано оно действительно изменением температуры системы или же является результатом флуктуационного процесса — нарушения теплового равновесия между газовым термометром и системой . [c.143]

Однако этот путь обычно хуже, чем газовая термометрия, которая к настоящему времени хорошо разработана. В свою очередь и газовые термометры могут оказаться бесполезными, если измерения проводятся в интервале температур, не определенных Международной практической шкалой температур (МПШТ). Такие случаи могут встретиться при измерениях в области низких температур для гелия и водорода [1], так как МПШТ не определена ниже температуры кипения кислорода в нормальных [c.74]

Техника измерения давлений достигла своего совершенства п предела по точности в газовой термометрии. Описание точного манометра, используемого в лаборатории Национального исследовательского совета (Оттава, Канада), приведено Берри [2]. Он подобен манометру, который применял Стимсоп в Национальном бюро стандартов США. Манометр расположен в изолированной комнате, в которой поддерживается постоянная температура, и защищен от механических вибраций. Чтобы исключить неточности за счет капиллярной коррекции, приходится использовать капилляры очень большого диаметра — около 80 мм. Высоту столба ртути определяют с помощью электростатических измерений емкости, используя поверхность ртути в качестве одной пластипы конденсатора. Такая система имеет воспроизводимость 2- 10 , но абсолютная точность будет меньше из-за некоторой неопределенности значений плотности ртути и ускорения свободного падения. Плотность ртути в настоящее время известна с точностью около 2-10 [5]. В большинстве стран ускорение свободного падения может быть найдено с точностью 1- -2-10 относительно стандартного Потсдамского значения, которое установлено с точностью 15-Ю . Все это вносит самую большую неопределенность в определение абсолютного давления (например, в дин1см ) по высоте ртутного столба, однако не влияет на относительные измерения. [c.76]

В течение многих лет р—V—Г-измерения при низких давлениях выполнялись для газовой термометрии и для определения атомных весов газов. Уитлоу-Грей [18] в 1950 г. сделал обзор, касающийся последнего вопроса. В обоих указанных случаях не-идеальность газа была скорее помехой, чем источником полезной информации. Результаты этих работ получены для идеального газа путем экстраполяции к нулевым значениям давления и плотности. Правда, при этом получалась косвенная информация по вириальным коэффициентам. В настоящее время положение совершенно изменилось. Поправка на неидеаль-ность газа в газовых термометрах вносится на основе независимых измерений вириальных коэффициентов [3, 4], а атомные веса почти всегда определяются масс-спектрометрическими методами. В соответствии с докладом Международной комиссии по атомным весам от 1961 г. только атомный вес неона был определен на основе измерений плотности. [c.81]

Газовые термометры также использовали для определения вторых вириальных коэффициентов. Бартельс и Эйкен [28] с помощью газового термометра постоянного давления измеряли второй вириальный коэффициент для азота при низких температурах, а Эйкен и Парте [29] — для этана и этилена. Газовый термометр постоянного давления использовал также Шафер [30] для определения вторых вириальных коэффициентов двуокиси углерода, ацетилена, орто- и параводорода, а также орто- и парадейтерия при низких температурах. Схема такого газового термометра представлена на фиг. 3.3. Сосуд постоянного объема V, находящийся при температуре опыта Т, соединен тонким капилляром с сосудом переменного объема 1 о, находящимся при постоянной температуре Го (обычно 0°С). При изменении температуры опыта Г давление в системе ра поддерживается постоянным за счет изменения высоты столба ртути в сосуде Уо. При этом часть газа входит в сосуд V или выходит из него. Про- [c.82]

Экспериментальные установки, показанные на фиг. 3.3, 3.4 и 3.8, имеют три недостатка, особенно при работе в области низких температур неопределенность в измерении давления невозможность поддержания постоянной температуры Т в течение времени, необходимого для установления термодинамического равновесия неопределенность в количестве газа, содержащегося в балластном объеме. Для уменьшения этих недостатков Кистемакер и Кеезом [57] спроектировали сдвоенную установку, похожую в принципе на сдвоенный газовый термометр постоянного объема. Как видно из фиг. 3.9, два сосуда VI и Уг одинаковой конструкции окружены медным кольцом и помещены в сосуд Дьюара. Капилляры и Сг также одинаковы. Недостаток, связанный с изменением температуры, компенсируется за счет сокращения времени, необходимого для измерения. Две экспериментальные точки на р—о-изотерме измеряются одновременно для сосудов и Уг, которые первоначально заполняют так, чтобы получились разные плотности. При низких давлениях на изотерме достаточно двух точек, а конструкция термостата гарантирует равенство температур сосудов У1 и Уг-Использование рентгеновского аппарата позволило быстро и точно фиксировать показания манометров. Время достижения равновесия сокращалось за счет уменьшения количества газа, находящегося при комнатной температуре. Практически это был только газ в балластном объеме манометров. Это является преимуществом по сравнению с установкой фиг. 3.8, где при комнатной температуре в объеме Уо находится большее количество газа. Короче говоря, второй из перечисленных выше недостатков сводится к минимуму с помощью остроумных устройств, сокращающих время проведения эксперимента. Два остальных недостатка уменьшались следующим образом. Точность измерений давления была увеличена за счет усовершенствования манометров, а балластный объем уменьшался за счет уменьшения Уо (фиг. 3.8). Уменьшить балластный объем капилляра. [c.88]

Газовый термометр постоянного объема (фиг. 3.4) также может быть сдвоен, как показано на фиг. 3.9, для выполнения относительных измерений. Лонг и Гульбрансен [62] сдвоили газовый термометр типа термометра, который применяли ранее-Джонстон и Веймер [32], и исследовали фосфин при температурах ниже комнатной. В качестве эталонного газа был выбран гелий. Лонг и Браун [62а] сравнивали свойства обычного водорода и параводорода при низких температурах. Недавно Би — наккер и др. [63] модифицировали сдвоенный газовый термометр -постоянного объема и вместо двух абсолютных манометров использовали один. Вместо второго манометра применялся дифманометр. Эталонный и исследуемый газы заполняли сосуды при температуре Г. Затем давления в сосудах выравнивались, и температура поднималась примерно на Г К. Это приводило к возникновению разности давлений в сосудах, которая фиксировалась дифманометром. Разность давлений непосредственно связана с зависимостью второго вириального коэффициента от температуры. Таким образом, метод позволяет измерять отношение АВ/АГ. Прибор этого типа использовался для измерения разности вторых вириальных коэффициентов орто- и пара-модификаций водорода и дейтерия и вторых вириальных коэффициентов изотопов водорода. В качестве эталонного вещества был выбран гелий. [c.91]

Кроме описанных выше методов, методы изотермического сжатия и расширения часто использовались для относительных р—V—Г-измерений, причем в качестве эталонного газа выбирался азот. Первая такая работа была выполнена еще в 1928 г. Эддингли и Уитлоу-Греем [64]. В ней два газа запирались ртутью в двух сосудах одинакового объема. Обе системы соединялись чувствительным дифманометром. Затем ртуть опускалась вниз таким образом, что газы расширялись, но давление в сосудах оставалось одинаковым. Если поведение газов описывается различными уравнениями состояния, то количество выпущенной ртути, которая тщательно взвешивается, будет неодинаковым. Различие между описываемым методом и методом сдвоенного газового термометра постоянного объема состоит в том, что в первом ртуть имеет температуру опыта, а во втором- [c.91]

Водородно-ожижительная станция снабжена контрольно-измерительными приборами, смонтированными на щите указателями уровней жидкого азота в ванне и жидкого водорода в сборнике газовым термометром, заполненным гелием, для измерения температуры сжатого водорода перед дроссельным вентилем манометрами для замера давления газа на входе в ожижитель, после дрос-сел1>ного вентиля и в ванне жидкого азота. Остаточное давление в изоляционном пространстве ожижителя замеряют термопарным вакуумметром ВТ-2 с лампой ЛТ-2. [c.74]

Уравнения (1У.48) и (IV.50) выражают в дифференциальной форме зависимость давления и объема от других свойств вещества — в частном случае газообразного. Этим обш,им уравнениям должно удовлетворять любое эмпирическое уравнение состояния. Они играют значительную роль в термометрии, создавая теоретическую основу газовых термометров. Для реальных газов, подобных водороду или воздуху, объем при постоянном давлении не строго пропорционален температуре. Если же определены значения дН1др (с помощью измерения эффекта Джоуля — Томсона), то появляется возможность введения необходимых поправок. [c.94]

Возникновение термического анализа связывают с появлением первых термоизмерительных приборов. Практическое нспользование их началось с Г. Д. Фаренгейта, А. Цельсия и Р. Реомюра (XVIII в.). Это позволило установить важный для развития науки факт — постоянство температур фазовых превращении (полиморфные переходы, плавление, кипение, затвердение) индивидуальных химических веществ вне зависимости от их массы и режима нагрева. Благодаря применению ртутных и газовых термометров появилась возможность для проведения термического анализа различных веществ. Однако громоздкость этих приборов и трудоемкость визуальных наблюдений за их показаниями ограничивали использование данного метода в физико-химическом эксперименте и в производственной практике. [c.66]

Если АТ для цикла Карно, проведенного между температурами кипящей воды (при р=1 атм) и тающего льда, принять за 100, то абсолютная температура нагревателя окажется равной 373,15 К, и шкала абсолютных температур совпадет со шкалой газового термометра. Сказанное означает, что шкала газового термометра одновременно играет роль абсолютной шкалы температур. Правда, как уже указывалось в 3, в настоящее время принято другое соглашение о реперных температурных точках, и 100°С больше не используют при определении температурной шкалы МПТШ. [c.47]

Большую роль играют флуктуации в измерител ьной технике. Наличие флуктуаций ставит предел чувствительности особо точных приборов (газовый термометр, пружинные весы, зеркальный гальванометр, радиоаппаратура). Самопроизвольные флуктуационные процессы в приборе могут исказить результаты измерений. Для оценки чувствительности прибора требуется знать численные характеристики флук-туационных отклонений в нем. [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология