ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Современное определение абсолютной термодинамической температурной шкалы и соотношение этой шкалы с Международной практической температурной шкалой из "Термохимия Часть 1 общие сведения о термометрии и калориметрии " В 6 и 7 было рассмотрено построение термодинамической шкалы температур с основными температурами 0°С (точка плавления льда) и 100°С (точка кипения воды). При построении шкалы основной интервал температур был принят равным точно 100°. До 1954 г. термодинамическая шкала, построенная таким образом, была общепринятой. [c.49] Однако Кельвин, а затем Д. И. Менделеев, еще в прошлом веке указывали, что теоретически предпочтительнее основывать шкалу не на двух, а на одной реперной точке [20]. Второй, (нереализуемой) реперной точкой в этом случае является нижняя граница шкалы — абсолютный нуль температур. [c.49] При построении такой шкалы, например основанной на точке плавления льда, во-первых, устраняется необходимость пересчетов, неизбежных при уточнении значения абсолютной температуры точки плавления льда и, во-вторых, повышается точность, с которой могут быть определены абсолютные температуры. Последнее очевидно из сопоставления двух способов построения абсолютной термодинамической температурной шкалы, основанных на двух экспериментально реализуемых реперных точках и на одной реперной точке соответственно. [c.50] Аналогичные уравнения могут быть записаны и для конкретного случая установления температурной шкалы посредством газового термометра. [c.50] Сравнивая приведенные выше уравнения, мы видим, что в первом случае абсолютную термодинамическую температуру Т находят по трем экспериментально определяемым величинам р, рюо и ро (или V, июо и Оо), а во втором случае — только по двум р и Ро (или и и Оо). [c.51] Принимая во внимание принципиальные преимущества второго способа, X Генеральная конференция по мерам и весам в 1954 г. приняла новое определение абсолютной термодинамической температурной шкалы [21]. Шкала основана на одной реперной точке — тройной точке воды, которой приписана абсолютная температура 273,16° К точно. [c.51] Изменение способа определения термодинамической температуры имеет в настоящее время лишь принципиальное, а не практическое значение. Хотя изменение способа установления величины градуса несколько изменяет значения термодинамических температур, эти изменения очень малы и при современной технике определения термодинамических температур далеко не всегда могут быть надежно установлены. [c.53] Новое определение термодинамической температуры, разумеется, совершенно не затрагивает положения о Международной практической температурной шкале, принятой для практического применения. [c.53] Проведенные в 1956—1961 гг. новые определения термодинамической температуры точек затвердевания серебра и золота привели к результатам, которые выше принятых по Международной шкале примерно на 1,1° (точка серебра) и примерно на 1,5° (точка золота). Однако даже для таких относительно высоких температур расхождение между термоди- намической и Международной практической шкалой температур, по-видимому, не превышает 2°. [c.54] Соотношения между принятыми в настоящее время температурными шкалами и рекомендуемые обозначения приведены в табл. 5. [c.54] Примечание 1. При обозначении температуры по Международной практической шкале знак межд. может быть опущен, если это не вносит неясности. [c.54] Примечание 2. Стрелки указывают направление перехода от температур, полученных согласно основному определению, к температурам, полученным путем изменения начала отсчета (положение нуля) на 273,15 по соответствующей температурной шкале. [c.54] Температурные измерения в области средних температур наиболее часто осуществляются при помощи стеклянножидкостных термометров. Большое преимущество этих термометров заключается в простоте измерения. [c.55] Стеклянно-жидкостный термометр состоит из резервуара и припаянной к нему капиллярной трубки. Резервуар обычно имеет форму, близкую к цилиндрической. Жидкостью заполнен весь резервуар и часть капилляра. [c.55] Очевидно, что каждому значению А/ соответствует определенное значение Ау. Это позволяет использовать величину Аи в качестве термометрического параметра при измерении температуры стеклянно-жидкостным термометром. Мерой видимого изменения объема (по отношению к объему, принятому за начало отсчета), а следовательно, и мерой изменения температуры служит высота столба жидкости в капилляре термометра. Наблюдение за уровнем жидкости ведется по шкале, нанесенной на самом капилляре или на отдельной полоске стекла, скрепленной с капилляром. [c.55] Как следует из уравнения (29), видимое изменение объема жидкости всегда меньше, чем действительное. Однако температурный коэффициент расширения жидкости значительно больше, чем температурный коэффициент расширения стекла. Так, для ртути температурный коэффициент расширения приблизительно в 10 раз больше температурного коэффициента объемного расширения стекла, для спирта и толуола — приблизительно в 50 раз. Температурный коэффициент расширения стекла существенно зависит от сорта стекла, и, следовательно, коэффициенты видимого расширения одной и той же жидкости в резервуарах, изготовленных из различных сортов стекла, различны. Так, средний коэффициент видимого расширения ртути в резервуарах из стекла разного сорта для интервала О—100°С колеблется в интервале 1,6—1,8-10— град т. е. более чем на 10%. [c.56] Самыми распространенными стеклянно-жидкостными термометрами являются ртутные термометры. Ртуть, как термометрическое вещество имеет перед другими жидкостями большие преимущества ртуть легко может быть получена в очень чистом виде она не смачивает стекла наконец, теплопроводность ее значительно выше теплопроводности большинства других жидкостей. [c.56] Температура кипения ртути при давлении 1 атм равна - -356,58°С, однако ртутные термометры могут быть применены и для измерения значительно более высоких температур. В этом случае ртутные термометры изготовляются из специальных сортов тугоплавкого стекла. Для повышения температуры кипения ртути капилляры таких термометров заполняются газом, например аргоном, находящимся под значительным давлением. Так, капилляры термометров, предназначенных для интервала температур 300—500° С, наполняются газом до давления, приблизительно равного 15 ат. Ртутные термометры из кварцевого стекла при давлении газа в капилляре около 70 ат могут применяться для измерения температуры до 750° С. Нижняя граница области применения ртутных термометров определяется температурой затвердевания ртути, которая составляет — 38,87° С. Для измерения температуры до —59° нередко применяются термометры, резервуары которых заполнены амальгамой таллия. [c.56] Часто изготовляются стеклянно-жидкостные термометры в которых термометрическим веществом является какая-либо органическая жидкость с низкой температурой затвердевания, например метиловый и этиловый спирты, пентан, смесь пентана с изо-пентаном и т. д. Термометры, наполненные смесью пентана и зо-пентана, могут применяться до —200°С. [c.57] Очень важными характеристиками любого термометра являются его чувствительность и величина температурного интервала, в котором он может быть применен. В случае ртутного термометра эти две характеристики взаимно связаны улучшение одной из них неизбежно приводит к ухудшению другой. Чем чувствительнее термометр, тем меньший интервал температур охватывает его шкала. Напротив, термометры, предназначенные для использования в широком интервале температур, могут иметь лишь очень невысокую чувствительность. Разнообразие термометрических задач и связанная с этим необходимость иметь как высокочувствительные термометры, рассчитанные на небольшой интервал, так и малочувствительные термометры, охватывающие широкие интервалы температур, приводит к значительному разнообразию типов ртутных термометров, несмотря на то что принцип их устройства одинаков. [c.57] Вернуться к основной статье