Sabit Hacimli Gaz Termometresi Nedir?

Gaz Termometresi Nasıl Çalışır?

Termometreler termodinamiğin sıfırıncı yasasının çalışma örnekleridir. Sabit hacimli gaz termometrelerinin önemi, diğer termometreleri kalibre etmek için kullanılmasıdır.

Sabit hacimli bir gaz termometresi, cıva manometresine bağlı sabit miktarda seyreltik gazla doldurulmuş bir ampulden oluşur. Manometreler basınç ölçmek için kullanılan cihazlardır.

Manometrelerde, diğer ucuna tutturulmuş, rezervuar adı verilen, kısmen doldurulmuş başka bir cıva sütununa sahip esnek bir tüpe bağlı, kısmen cıva ile doldurulmuş bir sütun bulunur. İlk sütundaki cıvanın yüksekliği, kalması gereken bir referans noktasına veya P basıncına ayarlanırken, rezervuardaki civa bir ölçek veya cetvelle ilişkili olarak yukarı ve aşağı hareket edebilir.

Gay-Lussac Yasası , bildiğimiz zaman o basıncında karşılık gelen artış olduğu ideal gaz sıcaklığı arttığında. Tersine, sıcaklık düştüğünde, basınç da azalır. Sabit hacimli gaz termometreleri, gazın düşük basınçta olması ve bunun sıcaklığının sıvılaşma sıcaklığının çok üstünde olmasıyla aynı prensipte çalışır.

P basıncı için, T sıcaklığını bulmak için kullanılan denklem

1.T = aP + b

burada a ve b, 0oC’deki buz ve 100oC’deki buhar gibi iki sabit noktadan belirlenen sabitlerdir.

Daha önce belirtildiği gibi, sabit hacimli gaz termometresi, diğer termometreleri kalibre etmek için suyun üçlü noktasından değerler kullanır. Hatırlamak gerekirse, 273.16 K (Kelvin) suyun gaz, sıvı ve katı olarak denge durumunda bulunduğu sıcaklıktır. A = 273.16 K, b = 0 olduğu denklem 1 için, Ptp, suyun üçlü noktasında gaz basıncıdır ve P, ölçülecek sıcaklıktaki gazın basıncıdır,

1.T = 273,16 K (P / Ptp)
Gerçek gazların ideal gazlar gibi davrandığı düşük basınç ve yüksek sıcaklıklar için denklem 1:

T = 273,16 K lim P / Ptp, Ptp olarak → 0

Gaz ampulü, su gibi sıcaklığını bulmak istediğimiz bir banyoya veya yere yerleştirilir. Sıcaklık arttığında veya azaldığında, Charles Yasası’nda ve yukarıda belirtilen Gay-Lussac Yasasında gördüğümüz gibi hacim de basınç kadar artmakta veya azalmaktadır. Cıva basıncı aynı zamanda yukarı veya aşağı hareket etmeye ve böylece referans noktasından uzaklaşmaya başlayacak şekilde değişir.

Aynı zamanda gazın genişlemesini de durduracak olan bu hareketi durdurmak için, diğer uçtaki rezervuar fiziksel olarak yukarı veya aşağı kaldırılır ve bu yükseklikte ortaya çıkan yeni basınç ölçülür. Referans ve rezervuar yükseklikleri arasındaki fark, daha sonra sıcaklığı hesaplamak için kullanılan nihai basıncı P verir.

Şekil 2, Henry Sostmann’ın Termometri Temelleri metninden bir örnek göstermektedir. Helyum dolu bir ampul, 100oC’deki bir su ve buhar banyosuna yerleştirilir. Referans noktasındaki cıva 1 Pa’dır (Pascal), rezervuarınki yaklaşık 1.367 Pa’dır.Bu ikisi arasındaki fark, banyo sıcaklığının hesaplanmasına yardımcı olmak için kullanılır.