Для чего используют газовый термометр
Газовый термометр
Полезное
Смотреть что такое «Газовый термометр» в других словарях:
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения темп ры Т, действие к рого основано на зависимости давления р или объёма V идеального газа от темп ры: pV RT (R газовая постоянная). На измерениях темп ры Г. т. построены совр. температурные шкалы. Г. т. применяется как… … Физическая энциклопедия
Газовый термометр — Газовый термометр прибор для измерения температуры, основанный на законе Шарля. Принцип работы В конце XVIII в. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объём… … Википедия
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединенный при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Большой Энциклопедический словарь
газовый термометр — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN gas thermometer … Справочник технического переводчика
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема (рис. Г 4), в котором изменение температуры газа в баллоне… … Металлургический словарь
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometras, kurio veikimas pagrįstas idealiųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer vok. Gasthermometer, n rus. газовый термометр, m; газонаполненный термометр, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas
газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединённый при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Энциклопедический словарь
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема, в котором изменение температуры газа в баллоне пропорционально… … Энциклопедический словарь по металлургии
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения темп ры, действие к рого осн. на зависимости давления или объёма идеального газа от темп ры. Чаще всего применяют Г. т. пост. объёма (см. рис. при ст. Термометр), в к ром изменение темп ры газа в баллоне пропорционально… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Газовый термометр
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, основанный на законе Шарля.
Принцип работы
В конце XVIII в. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объём остается постоянным. При изменении температуры по шкале Цельсия зависимость давления газа при постоянном объёме выражается линейным законом. А отсюда следует, что давление газа (при V=const) можно принять в качестве количественной меры температуры. Соединив сосуд, в котором находится газ, с манометром и проградуировав прибор, можно измерять температуру по показаниям манометра.
В широких пределах изменений концентраций газов и температур и малых давлениях температурный коэффициент давления разных газов примерно одинаковый, поэтому способ измерения температуры с помощью газового термометра оказывается малозависящим от свойств конкретного веществ, используемого в термометре в качестве рабочего тела. Наиболее точные результаты получаются, если в качестве рабочего тела использовать водород или гелий.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Газовый термометр» в других словарях:
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения темп ры Т, действие к рого основано на зависимости давления р или объёма V идеального газа от темп ры: pV RT (R газовая постоянная). На измерениях темп ры Г. т. построены совр. температурные шкалы. Г. т. применяется как… … Физическая энциклопедия
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединенный при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Большой Энциклопедический словарь
газовый термометр — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN gas thermometer … Справочник технического переводчика
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема (рис. Г 4), в котором изменение температуры газа в баллоне… … Металлургический словарь
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма идеального газа от температуры. Чаще всего применяют Г. т. постоянного объёма (рис.), который представляет собой заполненный газом баллон 1… … Большая советская энциклопедия
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometras, kurio veikimas pagrįstas idealiųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer vok. Gasthermometer, n rus. газовый термометр, m; газонаполненный термометр, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas
газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединённый при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Энциклопедический словарь
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема, в котором изменение температуры газа в баллоне пропорционально… … Энциклопедический словарь по металлургии
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения темп ры, действие к рого осн. на зависимости давления или объёма идеального газа от темп ры. Чаще всего применяют Г. т. пост. объёма (см. рис. при ст. Термометр), в к ром изменение темп ры газа в баллоне пропорционально… … Большой энциклопедический политехнический словарь
§ 3.10. Закон Шарля. Газовый термометр
Закон Шарля
Согласно уравнению (3.9.9)
Давление данной массы газа при постоянном объеме прямо пропорционально абсолютной температуре. В этом и состоит закон Шарля.
Из закона Шарля следует, что отношение давлений данной массы газа при постоянном объеме равно отношению его абсолютных температур:
Процесс изменения давления газа, вызванный изменением температуры при постоянном объеме, называют изохорным (от греческих слов isos — равный и chora — занимаемое место). Зависимость давления газа от температуры графически изображается прямой линией — изохорой. Разным объемам соответствуют различные изо-хоры (рис. 3.14). Так как с ростом объема газа при постоянной температуре давление его падает (закон Бойля—Мариотта), то изохора, соответствующая объему V2, лежит ниже изохоры, соответствующей объему V1
Газовый термометр для точных измерений — очень сложное устройство. Для измерения температуры при физических исследованиях он применяется редко. Основное его назначение — использование для градуировки более простых, вторичных термометров. Эта градуировка производится в бюро стандартов, в метрологических институтах и в отдельных физических лабораториях. Для градуировки обычных, широко применяемых термометров используются вторичные термометры.
На законе Шарля основано устройство газового термометра для определения температуры по идеальной газовой шкале.
(1) Ж. Шарль в 1787 г., т. е. раньше, чем Гей-Люссак, установил и зависимость объема от температуры при постоянном давлении, но он своевременно не опубликовал своих работ.
(2) В качестве этой температуры обычно выбирается температура тройной точки воды, т. е. температура состояния, в котором лед, вода и водяной пар находятся в тепловом равновесии.
Переходы из разных шкал
| Кельвин | Цельсий | Фаренгейт | |
| Кельвин | = К | = С+273,15 | = (F+459,67)/1,8 |
| Цельсий | = К-273,15 | = С | = (F-32)/1,8 |
| Фаренгейт | = К*1,8-459,67 | = С*1,8+32 | = F |
Жидкостные и газовые термометры.
Широко применяется в технике и лабораторной практике для измерения температур в диапазоне от –200 до 750 °С. Жидкостный термометр представляет собой прозрачный стеклянный (редко кварцевый) резервуар с припаянным к нему капилляром (из того же материала).
Газовый термометр.
Прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма идеального газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объёма (рис.), который представляет собой заполненный газом баллон 1 неизменного объёма, соединённый тонкой трубкой 2 с устройством 3 для измерения давления. В таком газовом термометре изменение температуры газа в баллоне пропорционально изменению давления. Газовые термометры измеряют температуры в интервале от
Термосопротивления.
Термопары.
0,5 % Mn), железоконстантовые (ЖК).
Термопары используются в самых различных диапазонах температур. Так, термопара из золота, легированного железом (2-й термоэлектрод — медь или хромель), перекрывает диапазон 4—270 К, медь — константан 70—800 К (константан – термостабильный сплав на основе Cu (59%) с добавкой Ni (39-41%) и Mn (1-2%)), хромель — копель 220—900 К, хромель — алюмель 220—1400 К, платинородий — платина 250—1900 К, вольфрам — рений 300—2800 К. Эдс термопар из металлических проводников обычно лежит в пределах 5—60 мВ. Точность определения температуры с их помощью составляет, как правило, несколько К, а у некоторых термопар достигает
0,01 К. Эдс Термопара из полупроводников может быть на порядок выше, но такие термопары отличаются существенной нестабильностью.
Термопары применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром) термопара образует термоэлектрический термометр.
Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов (контакты (обычно — спаи) проводящих элементов, образующих термопару )(рис., а), либо в разрыв одного из них (рис., б). При измерении температуры один из спаев осязательно термостатируется (обычно при 273 К). В зависимости от конструкции и назначения различают термопары: погруженные и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и т. д.
С поднятием температурного потолка встает проблема измерения высоких температур. Для точных измерений необходима тщательная стандартизация измерительных приборов, обеспечивающая оценку точности результатов и их сопоставляемость с данными других авторов. Для стандартизации используют точки плавления (замерзания), кипения и тройные точки определенных «эталонных» веществ. Первичные эталонные точки определены в Международной практической шкале температур 1968 г. (IРТS–68).
Для очень высоких температур (превышающих 3000 К) применяются различные сплавы вольфрама. Наиболее часто используется пара вольфрам с добавкой 3% рения – вольфрам с добавкой 25% рения с термоЭДС, близкой к 40 мВ при предельной температуре 2573 K. Комбинация молибден–тантал обеспечивает предельную температуру порядка 2800 К, а термопара вольфрам–вольфрам с добавкой 50% молибдена работоспособна до 3300 К, но имеет очень малую термоЭДС (8.24 мВ при 3273 K). Все эти термопары могут работать только в водороде, в чистых инертных газах или в вакууме.
Лекция 3.
Оптические пирометры.
При очень высоких температурах измерения оптическими пирометрами являются наиболее надежным, а часто и единственно возможным, методом. Данный метод применим и при температурах менее 1200 К, но основной областью его использования является измерение температур, превышающих это значение. Преимуществами пирометра являются измерения без физического контакта с объектом и с большой скоростью, недостатками – проблемы, связанные с излучением: образец должен быть или черным телом (коэффициент излучения равен 1), или находиться в тепловом равновесии с черным телом либо должен быть известен коэффициент излучения образца.
Пирометрия требует измерения потока излучения, что осуществимо или визуальным сравнением неизвестного потока с потоком от лампы с известными характеристиками (визуальные или субъективные пирометры), или использованием для этой цели физического приемника (фотоэлектрические или объективные пирометры).
С учетом законов излучения, пирометры можно разделить на следующие типы:
1. Спектральные пирометры, работающие в настолько узкой полосе спектра, что эффективная длина волны почти не зависит от температуры. Зная спектральную излучательную способность, можно вычислить истинную температуру. Поскольку измеренная радиация соответствует закону Планка, эти пирометры можно градуировать в одной фиксированной точке.
Рис. 1. Визуальный яркостный пирометр,
1 – источник излучения
2 – оптическая система, объектив пирометра
3 – эталонная лампа накаливания
4 – фильтр с узкой полосой пропускания
6 – реостат, регулирующий ток накала
7 – измерительный прибор
Примером является яркостный пирометр, обеспечивающий наибольшую точность измерений температуры в диапазоне 103—104 К. В простейшем визуальном яркостном пирометре с исчезающей нитью объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в которой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны λэ= 0,65 мкм (эффективная длина волны), нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой). Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает так называемую яркостную температуру (Tb) тела. Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:
где C2= 0,014388 м ×К, αλ,T — коэффициент поглощения тела, λ э— эффективная длина волны пирометра. Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий измерений (αλ,T, λ эи др.). В связи с этим наблюдаемой поверхности придают форму полости. Основная инструментальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные особенности глаза наблюдателя.
2. Наиболее чувствительны (но и наименее точны) радиационные пирометры или пирометры суммарного излучения, регистрирующие полное излучение тела. Пирометры тотальной радиации охватывают весь эффективный спектральный диапазон, излучаемый образцом, независимо от длины волны. Замеренная радиация подчиняется закону Стефана–Больцмана [закон излучения абсолютно черного тела: мощность излучения абсолютно черного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвертой степени температуры тела P=ST 4 ] и истинная температура может быть вычислена по общему коэффициенту излучения образца. Объектив радиационных пирометров фокусирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал которого регистрируется прибором, прокалиброванным по излучению абсолютно чёрного тела и показывающим радиационную температуру Tr. Истинная температура определяется по формуле:
где αТ — полный коэффициент поглощения тела. Радиационными пирометрами можно измерять температуру, начиная с 200°С. В промышленности пирометры широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами разнообразных технологических процессов.
3. Пирометры спектральной полосы, работающие в более широкой полосе спектра. Они имеют сильно зависящую от температуры эффективную длину волны. Поправки на температуру возможны только численной интеграцией экспериментальной кривой спектрального коэффициента излучения.
4. Двухцветные (цвет или соотношение) пирометры. Это пирометры спектра или спектральной полосы, использующие для определения температуры соотношение замеренной радиации в двух различных полосах спектра. При узких спектральных полосах температурные поправки могут быть вычислены по отношению спектральных коэффициентов излучения для двух эффективных длин волн. Этими пирометрами определяют отношение яркостей обычно в синей и красной областях спектра b1(λ1, T)/b2(λ2, T) (например, для длин волн λ1= 0,48 мкм и λ2= 0,60 мкм). Шкала прибора прокалибрована в °С и показывает цветовую температуру Tc. Истинная температура Т тела определяется по формуле
(3)
Цветовые пирометры менее точны, менее чувствительны и более сложны, чем яркостные; применяются в том же диапазоне температур.
Чувствительность цветных пирометров в диапазоне от 1300 до 4000 К составляет от 2 до 10 К. Если имеется сильное поглощение излучаемой радиации, цветные пирометры превосходят пирометры всех иных типов. Однако предположение о равных коэффициентах излучения для двух различных длин волн очень часто не соответствует действительности.
При оптимальных условиях эксперимента точность, обеспечиваемая стандартным пирометром, равна 0.04 К при 1230 К и 2 К при 3800 K. Очевидно, что достижение такой точности при обычных исследованиях невозможно. Верхний предел измерения пирометров может быть поднят использованием нейтральных фильтров. В литературе описан прецизионный прибор, допускающий измерения при температурах до 10 000 K.
Для сравнения потоков излучения от образца и от лампы вместо человеческого глаза может быть использован физический приемник (датчик). Это повышает быстродействие и точность измерений, а также расширяет их диапазон в направлении более низких температур благодаря чувствительности датчика к инфракрасному излучению.
Очень точным спектральным пирометром является прибор, основанный на принципе подсчета фотонов. Он обеспечивает измерения в диапазоне от 1400 до 2200 К с точностью, соответственно, от 0.5 до 1.0 K, согласно требованиям IPTS–68. В большинстве пирометров поток неизвестного (измеряемого) излучения сопоставляется с потоком излучения лампы и точность измерения зависит от характеристик лампы, причем главным источником погрешностей является смещение ее параметров излучения. В пирометре с подсчетом фотонов поток излучения образца измеряется непосредственно и для калибровки необходимы только одна фиксированная точка (температура плавления золота) и регулируемый, но не калиброванный источник излучения.
Существует также ряд нетрадиционных методов измерения, которые используются, когда применение обычных методов невозможно или погрешности слишком велики. Это использование температурной зависимости уширения линий в излучателе и в поглотителе (верхний предел температуры всего 1300 К). Это и шумовой термометр, основанный на зависимости напряжения шума электрического сопротивления от температуры (практический предел 1800 K). Термометры такого типа успешно применяются при измерениях криогенных температур. Точность измерения составляет 1 К а наилучший результат в диапазоне от 300 до 1300 К равен даже ±0.1 К. Это также акустические или ультразвуковые термометры, использующие зависимость скорости звука от температуры.
Интересный косвенный способ измерения температур основан на определении кривой нагрева соответствующего термометра за определенное время без необходимости достижения конечной равновесной температуры, которая может быть недопустимой для данного термометра.
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР
прибор для измерения темп-ры, действие к-рого осн. на зависимости давления или объёма идеального газа от темп-ры. Чаще всего применяют Г. т. пост. объёма (см. рис. при ст. Термометр), в к-ром изменение темп-ры газа в баллоне пропорционально изменению давления. Температурная шкала Г. т. совпадает с термодинамич. температурной шкалой. Г. т. измеряют темп-ры в интервале от 2 до 1300 К.
Смотреть что такое «ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР» в других словарях:
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения темп ры Т, действие к рого основано на зависимости давления р или объёма V идеального газа от темп ры: pV RT (R газовая постоянная). На измерениях темп ры Г. т. построены совр. температурные шкалы. Г. т. применяется как… … Физическая энциклопедия
Газовый термометр — Газовый термометр прибор для измерения температуры, основанный на законе Шарля. Принцип работы В конце XVIII в. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объём… … Википедия
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединенный при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Большой Энциклопедический словарь
газовый термометр — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN gas thermometer … Справочник технического переводчика
ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема (рис. Г 4), в котором изменение температуры газа в баллоне… … Металлургический словарь
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма идеального газа от температуры. Чаще всего применяют Г. т. постоянного объёма (рис.), который представляет собой заполненный газом баллон 1… … Большая советская энциклопедия
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termometras, kurio veikimas pagrįstas idealiųjų dujų slėgio arba tūrio priklausomybe nuo temperatūros. atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
газовый термометр — dujinis termometras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. gas thermometer; gas expansion thermometer vok. Gasthermometer, n rus. газовый термометр, m; газонаполненный термометр, m pranc. thermomètre à gaz, m … Fizikos terminų žodynas
газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объёма газа от температуры. Заполненный гелием, азотом или водородом баллон, соединённый при помощи капилляра с манометром, помещают в среду, температуру… … Энциклопедический словарь
Газовый термометр — прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления или объема газа от температуры. Чаще всего применяют газовый термометр постоянного объема, в котором изменение температуры газа в баллоне пропорционально… … Энциклопедический словарь по металлургии