O termômetro de gás:uma ferramenta simples e poderosa

Um termômetro de gás é um dispositivo que usa a relação entre a pressão e a temperatura de um gás para medir a temperatura. Aqui está um colapso de sua construção e como funciona:

componentes:

1. lâmpada: Um recipiente selado preenchido com um gás (geralmente hélio ou hidrogênio) a baixa pressão. O volume da lâmpada é constante.
2. medidor de pressão: Um dispositivo que mede a pressão do gás dentro da lâmpada. Este é geralmente um manômetro, um tubo em forma de U contendo um líquido como o mercúrio.
3. Conectando tubo: Um tubo conecta a lâmpada ao medidor de pressão, permitindo que a pressão seja transmitida.

Princípio de trabalho:

1. Lei de gás ideal: O termômetro de gás funciona com base na lei ideal de gás, que afirma: pv =nrt , onde:
* p: Pressão do gás
* V: Volume do gás
* n: Número de moles do gás
* r: Constante de gás ideal
* t: Temperatura absoluta do gás

2. volume constante: Em um termômetro de gás, o volume (V) da lâmpada é mantido constante. Isso significa que a pressão (P) é diretamente proporcional à temperatura absoluta (t).

3. Medição de temperatura: Ao medir a pressão do gás, podemos determinar a temperatura usando a relação entre pressão e temperatura. Como o volume e a quantidade de gás são constantes, a alteração da pressão se deve apenas à mudança de temperatura.

Calibração:

1. ponto de gelo: O termômetro de gás é calibrado pela primeira vez no ponto de gelo (0 ° C ou 273,15 K). A pressão neste momento é registrada.
2. ponto de vapor: Em seguida, o termômetro é colocado em água fervente (100 ° C ou 373,15 K) e a pressão é medida novamente.
3. Relacionamento linear: Assumindo um comportamento ideal do gás, as leituras de pressão no ponto de gelo e o ponto de vapor definem uma relação linear entre pressão e temperatura. Essa relação linear pode ser usada para determinar a temperatura para qualquer outra leitura de pressão.

Vantagens:

* alta precisão: Os termômetros de gás podem obter uma precisão muito alta, especialmente em baixas temperaturas.
* Faixa de temperatura ampla: Eles podem medir uma ampla gama de temperaturas, de muito baixa a muito alta.
* diretamente relacionado à temperatura absoluta: A leitura de pressão se correlaciona diretamente à temperatura absoluta, tornando -a uma ferramenta fundamental de medição de temperatura.

Desvantagens:

* Tempo de resposta lenta: Os termômetros de gás podem demorar para atingir o equilíbrio térmico com o ambiente, tornando -os inadequados para alterações rápidas de temperatura.
* volumoso e frágil: A lâmpada e o manômetro podem ser relativamente volumosos e frágeis, dificultando o uso em algumas aplicações.
* não é prático para o uso diário: Eles são usados ​​principalmente em ambientes de laboratório para fins de pesquisa e calibração devido à sua complexidade.

Conclusão:

Embora não sejam amplamente utilizados na vida cotidiana, os termômetros de gás desempenham um papel crucial na pesquisa científica e na calibração de outros dispositivos de medição de temperatura. Sua dependência das leis fundamentais da termodinâmica permite que elas forneçam medições de temperatura altamente precisas e confiáveis ​​em uma ampla faixa.