Un termometro a gas è un dispositivo che utilizza la relazione tra la pressione e la temperatura di un gas per misurare la temperatura. Ecco una rottura della sua costruzione e di come funziona:
Componenti:
1. Bulbo: Un contenitore sigillato riempito con un gas (di solito elio o idrogeno) a bassa pressione. Il volume del bulbo è costante.
2. Messicatore di pressione: Un dispositivo che misura la pressione del gas all'interno della lampadina. Questo è spesso un manometro, un tubo a forma di U contenente un liquido come il mercurio.
3. Tubo di collegamento: Un tubo collega il bulbo al manometro, consentendo la trasmissione della pressione.
Principio di lavoro:
1. Legge ideale del gas: Il termometro a gas funziona in base alla legge sul gas ideale, che afferma: PV =NRT , Dove:
* P: Pressione del gas
* V: Volume del gas
* n: Numero di moli del gas
* R: Costante di gas ideale
* T: Temperatura assoluta del gas
2. Volume costante: In un termometro a gas, il volume (V) della lampadina viene mantenuto costante. Ciò significa che la pressione (P) è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta (T).
3. Misurazione della temperatura: Misurando la pressione del gas, possiamo determinare la temperatura usando la relazione tra pressione e temperatura. Poiché il volume e la quantità di gas sono costanti, la variazione della pressione è dovuta esclusivamente alla variazione di temperatura.
Calibrazione:
1. Punto di ghiaccio: Il termometro a gas viene prima calibrato nel punto di ghiaccio (0 ° C o 273,15 K). La pressione a questo punto viene registrata.
2. Punto di vapore: Successivamente, il termometro viene posizionato in acqua bollente (100 ° C o 373,15 K) e la pressione viene nuovamente misurata.
3. Relazione lineare: Supponendo un comportamento ideale del gas, le letture della pressione sul punto di ghiaccio e il punto di vapore definiscono una relazione lineare tra pressione e temperatura. Questa relazione lineare può essere utilizzata per determinare la temperatura per qualsiasi altra lettura della pressione.
Vantaggi:
* Elevata precisione: I termometri a gas possono ottenere una precisione molto elevata, specialmente a basse temperature.
* Intervallo di temperatura ampio: Possono misurare una vasta gamma di temperature, da molto basse a molto alta.
* direttamente correlato alla temperatura assoluta: La lettura della pressione è direttamente correlata alla temperatura assoluta, rendendolo uno strumento di misurazione della temperatura fondamentale.
Svantaggi:
* Tempo di risposta lento: I termometri a gas possono essere lenti a raggiungere l'equilibrio termico con l'ambiente, rendendoli inadatti a rapide variazioni di temperatura.
* ingombrante e fragile: La lampadina e il manometro possono essere relativamente ingombranti e fragili, rendendoli difficili da usare in alcune applicazioni.
* Non pratico per l'uso quotidiano: Sono principalmente utilizzati in ambito di laboratorio a fini di ricerca e calibrazione a causa della loro complessità.
Conclusione:
Sebbene non ampiamente utilizzati nella vita quotidiana, i termometri a gas svolgono un ruolo cruciale nella ricerca scientifica e nella calibrazione di altri dispositivi di misurazione della temperatura. La loro dipendenza dalle leggi fondamentali della termodinamica consente loro di fornire misurazioni di temperatura altamente accurate e affidabili in un ampio intervallo.
