Un thermomètre à gaz est un dispositif qui utilise la relation entre la pression et la température d'un gaz pour mesurer la température. Voici une ventilation de sa construction et de son fonctionnement:
Composants:
1. bulbe: Un récipient scellé rempli d'un gaz (généralement d'hélium ou d'hydrogène) à basse pression. Le volume de l'ampoule est constant.
2. Gauge de pression: Un dispositif qui mesure la pression du gaz à l'intérieur de l'ampoule. Il s'agit souvent d'un manomètre, un tube en forme de U contenant un liquide comme du mercure.
3. Tube de connexion: Un tube relie l'ampoule au manomètre, permettant à la pression d'être transmise.
Principe de travail:
1. loi sur le gaz idéal: Le thermomètre à gaz fonctionne basé sur la loi sur le gaz idéal, qui indique: pv =nrt , où:
* p: Pression du gaz
* v: Volume du gaz
* n: Nombre de moles de gaz
* r: Constante de gaz idéale
* t: Température absolue du gaz
2. Volume constant: Dans un thermomètre à gaz, le volume (v) de l'ampoule est maintenu constant. Cela signifie que la pression (P) est directement proportionnelle à la température absolue (T).
3. Mesure de la température: En mesurant la pression du gaz, nous pouvons déterminer la température en utilisant la relation entre la pression et la température. Étant donné que le volume et la quantité de gaz sont constants, le changement de pression est uniquement dû au changement de température.
Calibration:
1. point de glace: Le thermomètre à gaz est d'abord calibré au point de glace (0 ° C ou 273,15 K). La pression à ce stade est enregistrée.
2. Point de vapeur: Ensuite, le thermomètre est placé dans de l'eau bouillante (100 ° C ou 373,15 K) et la pression est à nouveau mesurée.
3. Relation linéaire: En supposant un comportement de gaz idéal, les lectures de pression au point de glace et le point de vapeur définissent une relation linéaire entre la pression et la température. Cette relation linéaire peut être utilisée pour déterminer la température pour toute autre lecture de pression.
Avantages:
* haute précision: Les thermomètres à gaz peuvent atteindre une précision très élevée, en particulier à basse température.
* Plage de températures larges: Ils peuvent mesurer une large gamme de températures, de très bas à très élevée.
* directement lié à la température absolue: La lecture de pression est directement corrélée à la température absolue, ce qui en fait un outil fondamental de mesure de la température.
Inconvénients:
* Temps de réponse lent: Les thermomètres à gaz peuvent être lents à atteindre l'équilibre thermique avec l'environnement, ce qui les rend inadaptés aux changements de température rapides.
* volumineux et fragile: L'ampoule et le manomètre peuvent être relativement volumineux et fragiles, ce qui les rend difficiles à utiliser dans certaines applications.
* Pas pratique pour un usage quotidien: Ils sont principalement utilisés en laboratoire à des fins de recherche et d'étalonnage en raison de leur complexité.
Conclusion:
Bien qu'ils ne soient pas largement utilisés dans la vie quotidienne, les thermomètres à gaz jouent un rôle crucial dans la recherche scientifique et l'étalonnage d'autres dispositifs de mesure de la température. Leur dépendance à l'égard des lois fondamentales de la thermodynamique leur permet de fournir des mesures de température très précises et fiables sur une large gamme.
