Точность газового термометра

Точность газового термометра 97 [c.431]

Вводная глава книги содержит краткое обсуждение понятия температура , обзор истории термометрии и вскрывает важное различие между первичной и вторичной термометриями. В гл. 2 рассматриваются истоки известных международных соглашений о термометрии, обсуждаются развитие и современное состояние Международной практической температурной шкалы. В гл. 3 рассмотрены главные методы измерения термодинамических температур, к которым относится газовая термометрия, акустическая термометрия и шумовая термометрия. В гл. 4 описаны реперные точки температуры, тройные точки и точки кипения газов, точки затвердевания и сверхпроводящие точки металлов. Здесь же рассмотрены требования к однородности температуры при сравнении термометров. Три последующие главы посвящены основным методам практической термометрии, термометрам сопротивления, термопарам и термометрии по излучению. Во всех главах, в том числе и во вводной, даны не только физические основы методов высшей точности, применяемых в эталонных лабораториях, но и их подробное описание. Приведены также примеры измерений температуры в промышленных условиях. Книга завершается краткой главой о ртутной термометрии. Каждая глава дополнена обширной библиографией. [c.9]

Введенная таким способом абсолютная, т. е. независящая от свойств веществ, из которых состоят подсистемы, термодинамическая темпера гура Т с точностью до постоянного множителя совпадает с постулированной ранее ( 2) эмпирической температурой, если последнюю измерять газовым термометром с предельно разреженным газом (см. ниже). [c.53]

Зеркальный гальванометр. Относительные точности взвешивания на пружинных весах (т/М 0- для Л1 = 1 мг при комнатной температуре) и измерения температуры газовым термометром (бТ/Г—10- 0), обусловленные флуктуациями подвижных частей измерительных приборов, в обычных условиях превышают чувствительность этих приборов, вызванную другими причинами. Поэтому в указанных случаях флуктуации в приборах практически не влияют на точность измерения. [c.307]

Международная практическая температурная шкала, принятая в 1927 г., как указывалось выше, весьма удобна с точки зрения реализации в экспериментальной практике. В частности, в интервале температур от —182,97° С (точка кипения жидкого кислорода при атмосферном давлении) до 660 С эта шкала была основана на показаниях стандартного платинового термометра сопротивления . Международная температурная шкала была построена так (т. е. эмпирические уравнения для температурной зависимости электрического сопротивления платинового термометра были подобраны таким образом ), чтобы она возможно более точно совпадала со стоградусной термодинамической шкалой (на уровне достигнутой к тому времени, т. е. к 1927 г., точности измерений с помощью газового термометра). [c.76]

Газовые термометры типов ТПГ и ТСГ имеют класс точности 1,0 (более простые модификации) и 1,5 (более сложные). Термометры типа ЭКТ имеют класс точности 2,5. [c.213]

На практике непосредственные измерения в термодинамической шкале оказываются слишком сложными, вследствие чего желательно иметь возможность сравнивать различные приборы, служащие для измерения температур в относительно узких температурных интервалах, сохраняя при этом достаточно высокую точность. Для этой цели можно было бы применить газовый термометр, предпочтительно водородный или гелиевый, поскольку эти газы по сравнению с другими в наибольшей степени подчиняются законам идеальных газов. [c.156]

Класс точности газовых и жидкостных манометрических термометров — 1 1,5 2,5 конденсационных— 1,5 2,5 4. Длина капилляра газовых термометров не должна превышать 60, жидкостных 10 и конденсационных 25 м. [c.40]

Вредным объемом называется объем коммуникаций, соединяющих резервуар термометра с манометром (обычно это капиллярные трубки), в которых газ имеет температуру, отличную от температуры резервуара. Для определения поправки на вредный объем необходимо весьма тщательное изучение распределения температуры вдоль всей соединительной трубки. Измерения температуры соединительной трубки должны проводиться при каждом измерении температуры газовым термометром, так как градиенты вдоль трубки могут не воспроизводиться, например вследствие изменения внешних условий. Но и при этом поправка на вредный объем может быть определена лишь со значительной погрешностью, которая существенно сказывается на точности определения температуры газовым термометром. В некоторых случаях специально для определения поправки на вредный объем температура части капилляра с большим [c.38]

Использование такого термометра исключает введение поправки на вредный объем и, следовательно, погрешность, связанную с неточным вычислением этой поправки. Однако при оценке точности измерения температуры газовым термометром с мембраной приходится принимать во внимание другие факторы, в частности чувствительность схемы, фиксирующей нулевое положение мембраны, а также стабильность ее нулевого положения. [c.39]

Благодаря принятому способу построения Международная температурная шкала сравнительно легко воспроизводима, и точные измерения температуры по этой шкале широко проводятся в практике научной работы и в технике. Важно отметить, что точность, с которой может быть измерена температура по Международной шкале, значительно выше, чем точность измерения температуры по термодинамической шкале. Это определяется высокой воспроизводимостью показаний термометров, служащих для измерения температуры в Международной практической шкале, значительно превышающей воспроизводимость газовых термометров. [c.43]

В настоящее время наиболее часто для точных измерений температуры используют платиновые термометры сопротивления. Платину можно получить в очень чистом виде, она пластична и обладает высокой химической устойчивостью в большом температурном интервале. Очень важно, что зависимость сопротивления платиновой проволоки от термодинамической температуры исследована в широком интервале температур при помощи газового термометра, и поэтому вычисление температуры по сопротивлению термометра может быть произведено без больших затруднений и с высокой точностью. [c.84]

Для проведения этой сверки резервуар газового термометра и платиновые термометры сопротивления помещают в криостат (рис. 10). Резервуар газового термометра в этом случае представляет собой массивный медный блок с ячейками для платиновых термометров. Он снабжен нагревателем и окружен тонкостенным металлическим экраном, также снабженным нагревателем и выполняющим роль адиабатной оболочки. Между резервуаром и адиабатной оболочкой расположена батарея дифференциальных термопар для контроля за равенством их температур. В условиях высокого вакуума, создаваемого в объеме 7, при равенстве температур адиабатического экрана и резервуара температура последнего поддерживается постоянной в течение длительного времени и с высокой точностью. Это обеспечивает необходимые условия для градуировки термометров. [c.85]

Температурная зависимость сопротивления многих из упомянутых выше термометров (свинцовые, золотые, индиевые и др.) изучена в специальных работах [33—35] путем сравнения их с газовым термометром. Число таких работ пока еще невелико, и к тому же почти все они по точности значительно уступают очень тщательным работам, посвященным изучению температурной зависимости платиновых термометров сопротивления. Поэтому градуировка перечисленных термометров и расчет температуры по их показаниям далеко не всегда могут быть выполнены с большой точностью. Тщательное изучение термометрических свойств различных металлов, несомненно, должно способствовать их применению в качестве материалов для термометров сопротивления. [c.88]

Изменение объема и давления. В качестве термометрического вещества используются газы N2, Н2, Не. Основным соотношением, устанавливающим связь между давлением р, объемом V и температурой Т, является уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона). Чувствительным элементом преобразователя в этом случае является резервуар с газом, при этом создаются условия для поддержания постоянства давления газа (газовые термометры постоянного давления) или постоянства объема газа (газовые термометры постоянного объема). Точность измерений невысока, она определяется степенью приближения газа к идеальному, а также конструкцией преобразователя и точностью измерения давления или объема. [c.232]

При температурах ниже точки кипения гелия использование газового термометра для получения термодинамической температуры требует введения чрезмерно больших поправок, что приводит к значительному понижению точности. Наиболее надежным для этой области температур следует считать магнитный метод установления температурной шкалы. Термометрическим веществом в этом случае служат слабые парамагнетики, обычно квасцы. Термометрическим параметром является магнитная восприимчивость. Полученная измерением магнитной восприимчивости магнитная температура переводится в термодинамическую введением соответствующих поправок, связанных в основном с отклонением восприимчивости парамагнетиков от закона Кюри — Вейсса. [c.6]

Приведенный ранее анализ точности измерений с газовым термометром показывает, что введение членов более высокого порядка (содержащих р ) не оправдывается, однако соотношения такого рода были опубликованы в работе [7]. [c.72]

В связи с экспериментальными трудностями, возникающими при установлении термодинамической температурной шкалы с помощью газового термометра, УП Международная конференция мер и весов в 1927 г. приняла (17] практическую шкалу, именуемую Международной шкалой температур, которая в интервале от температуры плавления льда до температуры 660° С была основана на показаниях стандартного платинового термометра сопротивления — прибора высокой точности и воспроизводимости. Международная шкала температур была построена так, чтобы она возможно точно совпадала со стоградусной термодинамической шкалой. В указанном выше интервале температур сопротивление платиновой проволоки связано с температурой по Международной шкале, обозначаемой формулой Каллендара [18] [c.74]

Манометр Национального бюро стандартов был разработан для точных измерений с газовым термометром. Он состоит из двух больших резервуаров для ртути, соединенных коленчатой трубкой и укрепленных на основаниях длинной и короткой колонок, набранных из концевых мер. При разработке конструкции манометра особое внимание уделялось созданию прибора, позволяющего измерять давления с точностью до 1 10 , хотя такая точность и не требуется для современной точной термометрии. На фиг. 5 изображена схема манометра с присоединенными к нему кипятильником для воды, аппаратурой для воспроизведения точки кипения кислорода и кипятильником для серы. [c.122]

Во время опыта экспериментатор должен знать, какова температура образца, так как только в этом случае можно добиться воспроизводимости условий и установить, в какой степени происходит отжиг или диффузия. Среди многочисленных устройств, которые в принципе можно использовать для измерения температуры (газовые термометры, наполненные гелием или водородом, термометры сопротивления и т.д.), наиболее широко применяют термопары. Выбор конкретного типа термопары зависит от интервала и требуемой точности измерений, но часто используется термопара хромель - золото + 0,07% Ге. Второй спай термопары может находиться в жидком азоте (77 К) или ледяной ванне (273 К). [c.51]

Точность термометра сопротивления в этой области температур (за исключением ее нижней части) приблизительно в десять раз выше точности газового термометра. По этой причине представляется весьма желательным расширить Международную температурную шкалу от точки кипения кислорода в сторону более низких температур и включить в проект шкалы 1948 г. предложения, устанавливаюш,ие границу применения платинового термометра сопротивления вблизи 10 К- [c.73]

Если положить, что для различных термометров отношение Rt—Rhz) KRoi—Rhi) является однозначной функцией температуры, то в результате получим удобный и воспроизводимый способ интерполяции любой промежуточной температуры с точностью, намного превышаюш,ей точность газового термометра. Можно приписать этому отношению такие численные значения, что температура в данном интервале совпадет со шкалой Кельвина с наибольшей точностью, которая возможна при современном уровне знаний. [c.74]

Повышению точности и достоверности будущей МПТШ способствует ряд достижений в измерительной технике. Характерная особенность термометрии состоит, как известно, в том, что температура может быть измерена только посредством некоторой шкалы, или, иначе говоря, только через измерения других аддитивных физических величин. Поэтому прогресс термометрии особенно сильно зависит от успехов в других областях измерительной техники. Отметим два достижения, оказавшие большое влияние на точную термометрию, развитие которой прослежено в книге Куинна. Это создание очень точных поршневых манометров для измерения давления порядка 0,1 МПа в газовых термометрах, и особенно совершенствование электроизмерительных приборов на основе трансформаторов отношений, позволивших поднять на качественно новый уровень магнитную термометрию и термометрию по сопротивлению. [c.6]

При измерении величин Р и К принципиально необходимо вводить поправку на вредный объем, гидростатическую поправку, возникающую из-за переменной плотности газа по длине трубки для измерения давления и на термомолекулярное давление. Последняя из этих поправок обусловлена потоком частиц газа вдоль трубки, передающей давление, и является функцией давления, разности температур между концами трубки и состояния ее внутренней поверхности. На рис. 3.8 приведены величины всех трех поправок для низкотемпературного газового термометра Берри. Для газового термометра на интервал высоких температур одной из самых существенных является поправка на вредный объем. Это обусловлено тем, что в формулу (3.24) для вычисления поправки на вредный объем входят элементарные объемы участков трубки, которые содержат газ с высокой плотностью. В случае газовой термометрии при высоких температурах это те части трубки, передающей давление, которые находятся при комнатной температуре. Во время эксперимента необходимо самым тщательным образом следить за тем, чтобы температура участков соединительной трубки,которые находятся при комнатной температуре, оставалась постоянной. Кроме того, необходимо контролировать изменения объема при открывании и закрывании вентилей. Измерение температуры и объема соединительной трубки и вентилей с необходимой точностью требует применения довольно сложных экспериментальных методов и является одним из основных источников погрещности газовой термометрии в области высоких температур. В низкотемпературной газовой термометрии газ, имею- [c.93]

В газовом термометре для низких температур для измерения отношения давлений Берри использовал газовый поршневой манометр. Точноеть поршневого манометра при измерении абсолютных давлений уступает точности ртутного манометра из-за погрешности в определении эффективной площади поршня. Однако он является вполне удовлетворительным для измерения отношения давлений [55]. Эффективная площадь поршня слабо зависит от давления, поэтому отношение давлений может быть измерено без больших трудностей с относительной погрешностью 5- 10 в диапазоне от 2 до 100 кПа. [c.97]

Ртутные термометры упоминались в гл. 1, где говорилось о термометрии 17-го и 18-го вв. В гл. 2 обсуждалась работа Шаппюи, который в конце 19-го в. пользовался ртутным термометром, изготовленным Тоннело, для проверки шкалы водородного газового термометра. Конструкция и воспроизводимость ртутных термометров были к том времени детально исследованы и описаны Гийоме, опубликовавшим в 1889 г. Трактат о точной практической термометрии [1]. С тех пор появились новые типы ртутных термометров и выполнено много работ, направленных на повышение их точности и воспроизводимости. Одной из основных служит работа Моро и сотр. [3], где был разработан ртутно-кварцевый термометр. Такие термометры имели стабильность показаний в нуле порядка 1 мК при работе в интервале О—100°С, что значительно лучше, чем для хороших ртутно-стеклянных термометров, которые всегда имеют как долговременный дрейф, так и кратковременный уход нуля после нагрева до высоких температур. Работа Моро и сотрудников не привела, однако, к промышленному выпуску ртутно-кварцевых термометров. Основная трудность заключалась в изготовлении кварцевых капилляров с достаточно постоянным размером отверстия. Появившиеся вскоре автоматические мосты переменного тока для измерения сопротивления и их последующее совершенствование свели на нет достоинства высокоточных ртутно-стеклянных или ртутно-кварцевых термометров. Такие термометры не только требуют весьма квалифицированного персонала для реализации их лучших возможностей и, естественно, непригодны для автоматической регистрации результатов, но они также уступают в чувствительности платиновым термометрам сопротивления. [c.401]

Газовый термометр. Об изменении температуры в газовом термометре судят по изменению объема (при постоянном давлении). Считая термометрическим веществом идеальный газ, имеем Т= PVIkN. Точность измерения Т связана с точностью измерения объема V формулой [c.306]

Выражения для флуктуаций температуры позволяют оценить предел чувствительности приборов, используемы1х для измерения температуры, например газовых термометров. Так, газовый термометр, содержащий 10 моль одноатомного газа, позволяет измерять температуры порядка 1000 К с точностью, не большей 10-7 К. [c.167]

Важнейшим практическим следствием совпадения термодинамической шкалы температур с идеально-газовой является возможность использования последней при создании эталонного измерительного прибора для температуры. В таком приборе — газовом термометре в качестве термометрического вещества используется газ, состояние которого позволяет считать его идеальным индикатором температуры служит давление, объем сохраняется постоянным. Идеальный газ представляет собой физическую моде.зь, а на практике всегда приходится иметь дело с реа.зьными газами, поэтому для повышения точности измерений вводятся поправки, определяемые по уравнению (3.78). [c.88]

Однако газовые термометры, позволяющие воспроизводить термодинамическую шкалу в ограниченном температурном интервале, неудобны при массовых измерениях температур, а в ряде случаев не обеспечивают требуемой точности измерения. Поэтому была создана условная шкала — международная практическая температурная шкала (МПТШ). [c.248]

Измерение высоких температур газовым термометром и внесение поправок по фиксированным точкам на шкале идеального газа становятся очень затруднительными. Выше 1063° Международная температурная шкала определена по формуле излучения Планка (глава 8) постоянная Сг в формуле имеет значение 1,438 см-град. Метод, с помощью которого получена температурная шкала в этой области, будет описан ниже, после рассмотрения законов излучения и их применения в оптической пирометрии. Однако ib большинстве опубликованных рабог дается температура по Международной шкале 1927 г. В ней температуры выше 1063° определены по формуле излучения Вина (удовлетворительное приближение к формуле Пл1анка установлено экспериментально в широком интервале температур) однако в этом случае постоянная Сг имеет значение 1,432 см- град. Значение Сг было выбрано для воспроизведения газовой шкалы с возможно большей точностью последние работы показали значительную ошибку ее определения, и в 1941 г. Бирж [49] установил наиболее вероятное значение 1,43848 см-град. Бирден и Вате [50] указали наиболее вероятное значение 1,43870 см-град. Таким образом, все международные температурные шкалы выше 1063°, применявшиеся до 1949 г., несколько отличаются от истинной газовой температурной шкалы. Фиксированные точки для температур от 1063° и выше приведены в таб1л. 6. [c.94]

В случае нормального газового термометра постоянного объема, т. е. термометра, имеющего /7о=ЮО/76 атм при 0°С, нетрудно вычислить, пользуясь газовыми законами, Ар ( 4 мм рт. ст.), соответствующее изменению температуры на 1°. Измерение давления ртутным манометром после введения многочисленных поправок может быть выполнено обычно лишь с точностью около 0,05 мм рт. ст., что соответствует точности в измерении температуры всего лищь около 0,0Г. Правда, за последние 10—15 лет в СССР и за границей сконструировано несколько уникальных манометров с очень высокой точностью измерения давления (до 0,001 мм рт. ст., а в отдельных случаях даже значительно выще). Повышение точности измерения высоты ртути в одних случаях достигается использованием сложных оптических приборов [9], в других — применением схем, в которых положение уровня ртути может быть определено очень точно путем измерения электрической емкости между поверхностью ртути в манометре и расположенной над ней неподвижной металлической пластиной [10—12]. Высокая точность измерения давления, как правило, требует термостатирования всего помещения, где расположен манометр. Такие прецизионные манометры, разумеется, позволяют значительно повысить точность измерения температуры газовым термометром, однако они чрезвычайно сложны и дороги и доступны лишь очень немногим лабораториям. [c.38]

Температурная шкала Калифорнийского университета. Одним из первых проектов, предложенных для установления рабочей шкалы в этой температурной области, был проект Джиока, Буф-фингтона и Шульце [1], которые градуировали шесть тщательно изготовленных медно-константановых термопар по водородному газовому термометру в области температур от 15 до 283° К. Точность измерения температуры была оценена ими в 0,05°. Джиок с сотрудника.ми пользовался этой шкалой в течение многих лет для своих широко известных термодинамических исследований. Температурной шкалой, основанной на градуировках этих термопар, пользовались также некоторые другие лаборатории. [c.152]

Следует отметить, что Пенсильванский университет [9] в 1935 г. установил шкалу, подобную шкале Калифорнийского университета, основанную на градуировке медно-констан-тановых термопар по газовому термометру. Эта шкала служила основой для измерений вплоть до 1939 года. Однако точность новой температурной шкалы в десять раз превышает точность старой ). [c.154]

ПСУ-54 предложена Мессеном и Астоном в 1953—1954 гг. в качестве шкалы Пенсильванского университета. Термодинамические тем-ры от 12 до 90 К были нанесены в гелиевом термометре на семь платиновых термометров с относительным сопротивлением Л, /Ло = 1,3907 — 1,3925. Опорной тем-рой газового термометра была принята То = 273,16 К. Измеренная точка кипения кислорода была равна 90,154 К. Точность измерений тем-ры оценивалась в 0,005 К. [c.347]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...