Como funciona um termômetro de gás de volume constante

Um termômetro de gás de volume constante é um dispositivo usado para medir a temperatura com base na relação entre a pressão e a temperatura de um gás em um volume constante. Aqui está como funciona:

1. A configuração: O termômetro consiste em uma lâmpada cheia de gás (geralmente hélio ou hidrogênio), conectada a um manômetro através de um tubo capilar. A lâmpada está imersa no meio cuja temperatura você deseja medir. O volume do gás na lâmpada é mantido constante, ajustando a altura de uma coluna de mercúrio em um manômetro conectado ao sistema.
2. o princípio: O princípio por trás deste termômetro depende da lei de gay-lussac , que afirma que a pressão de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta quando o volume é mantido constante. Isso pode ser escrito como:

P/t =constante

Onde:
* P =pressão do gás
* T =temperatura absoluta (Kelvin)

3. Medição:
* Ponto inicial: A lâmpada é imersa pela primeira vez em um banho de referência de temperatura conhecida (geralmente o ponto triplo da água, 273,16 K). A pressão do gás é medida.
* Temperatura desconhecida: A lâmpada é então imersa no meio cuja temperatura você deseja medir. A pressão do gás é medida novamente.
* Cálculo: Como o volume é constante, a proporção das pressões é diretamente proporcional à proporção das temperaturas:

P1/T1 =P2/T2

Onde:
* P1 =pressão na temperatura de referência
* T1 =temperatura de referência
* P2 =pressão na temperatura desconhecida
* T2 =temperatura desconhecida

Resolvendo para T2, obtemos:

T2 =(P2/P1) * T1

4. vantagens:
* Alta precisão: Os termômetros de gás de volume constante são altamente precisos devido à proporcionalidade direta entre pressão e temperatura.
* Faixa de temperatura ampla: Esses termômetros podem ser usados ​​para medir as temperaturas em uma ampla faixa, de temperaturas muito baixas (quase zero absoluto) a altas temperaturas.

5. Desvantagens:
* demorado: Atingir o equilíbrio entre a lâmpada e o meio pode levar muito tempo, diminuindo o processo de medição.
* volumoso e complexo: O aparelho pode ser volumoso e complexo, exigindo calibração e manuseio cuidadosos.

em resumo, Um termômetro de gás de volume constante mede a temperatura, explorando a relação entre pressão e temperatura de um gás em volume constante. Esse método é altamente preciso e possui uma ampla faixa de temperatura, mas também consome tempo e requer uma configuração complexa.