Componenti:
* Bulbo: Un contenitore pieno di gas, di solito un gas nobile come elio o argon, perché sono inerti e si comportano più idealmente.
* Camera di volume costante: Una camera che mantiene un volume costante del gas.
* Dispositivo di misurazione della pressione: In genere un manometro, che misura la pressione del gas.
* Dispositivo di misurazione della temperatura: Di solito un termometro per misurare la temperatura dell'ambiente circostante.
Come funziona:
1. Volume costante: Il volume del gas nella camera del volume costante viene mantenuto costante regolando il volume del bulbo. Ciò garantisce che eventuali variazioni di pressione siano dovute esclusivamente a variazioni di temperatura.
2. Cambiamento della temperatura: Quando la temperatura dell'ambiente cambia, anche la temperatura del gas nel bulbo cambia.
3. Variazione di pressione: Man mano che la temperatura del gas cambia, la sua pressione cambia proporzionalmente.
4. Misurazione della pressione: Il manometro misura la pressione del gas nella camera di volume costante.
5. Calcolo della temperatura: La lettura della pressione viene utilizzata per calcolare la temperatura del gas usando la legge sul gas ideale: p₁v₁/t₁ =p₂v₂/t₂ . Poiché il volume (V) è costante, l'equazione semplifica p₁/t₁ =p₂/t₂ .
6. Calibrazione: Il termometro è calibrato in due punti fissi noti, come il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell'acqua. Ciò consente una relazione precisa tra pressione e temperatura.
Vantaggi:
* alta precisione: I termometri a gas possono misurare la temperatura con un'elevata precisione, in particolare a basse temperature.
* Intervallo di temperatura ampio: Possono essere usati su una vasta gamma di temperature, dalle temperature criogeniche alle alte.
* Indipendente dalle proprietà del materiale: Il funzionamento di un termometro a gas si basa sulla legge ideale del gas, che è indipendente dal gas specifico utilizzato o dal materiale del bulbo.
Limitazioni:
* Tempo di risposta lento: I termometri del gas sono relativamente lenti a rispondere alle variazioni di temperatura a causa dell'inerzia termica del gas.
* ingombrante e fragile: Possono essere voluminosi e fragili, rendendoli inadatti per alcune applicazioni.
* Assunzione di gas ideale: La legge sul gas ideale è un'approssimazione e i gas reali si discostano dal comportamento ideale ad alte pressioni e basse temperature.
Applicazioni:
* Ricerca scientifica: Utilizzato nei laboratori per misurazioni precise della temperatura negli esperimenti.
* Calibrazione di altri termometri: Utilizzato come standard per calibrare altri termometri, come termometri liquidi in vetro.
* Standard di temperatura: I termometri a gas vengono spesso utilizzati per definire e mantenere le scale di temperatura.
Nel complesso, un termometro a gas volume fornisce un metodo affidabile e accurato per misurare la temperatura in base alla relazione tra volume, pressione e temperatura di un gas ideale.
