Русская Википедия:Водородный термометр
Водородный термометр — разновидность газового термометра, в которой в качестве наполнителя используется водород (газ, близкий к идеальному газу).
Изобретение
Считается, что изобретателем водородного термометра в России является Дмитрий Иванович Менделеев: в 1890-е годы по его инициативе были приобретены ртутные термометры Тонелло и Бодена, а также водородный термометр французской фирмы Голац (1894). В том же 1894 году в Главной палате мер и весов было основано термометрическое отделение, а в 1898 году были завершены установка и изучение водородного термометра на базе французскогоШаблон:Sfn. Разработанный водородный термометр дал возможностью проводить измерение температуры на международном уровне[1]. Стоградусная шкала водородного термометра с двумя реперными точками 0 и 100 °С при нормальном атмосферном давлении была утверждена в 1887 году Международным комитетом мер и весов, а в 1889 году одобрена на Первой Генеральной конференции.
Устройство
По сравнению с другими термометрами любой газовый термометр является громоздким и неудобным для использования. Он включает в себя термометрический объём (баллон) с водородом, устройством для заполнения и стабилизации объёма, а также ртутный манометр для измерения термометрического давленияШаблон:Sfn. Водородный манометр заполняется таким количеством газа, чтобы его давление при нулевой температуре составляло 1000 мм рт. ст. При измерениях температуры термометрический объём приводится в идеальный контакт с исследуемым телом и ждут установления равновесного состояния, когда давление водорода изменяется до определённого уровня.
Вычисление температуры
Формула, основанная на законе Гей-Люссака, позволяет вычислить по разности изменения давления газа при нулевой температуре и в момент измерения[2]. Эта формула имеет вид <math>P(t) = P(0) * (1 + \alpha t)</math>, где <math>P(0)</math> — давление 1000 мм рт. ст. при нулевой температуре. В формуле присутствует коэффициент температурного изменения давления в изохорическом процессе <math>\alpha = {1 \over 273,16}</math>, если температура измеряется в градусах Цельсия. Отсюда температура в градусах, в которых водородный термометр изначально градуирован по реперным точкам плавления льда и кипения воды, определяется по формуле <math> t = {1 \over \alpha} \left [ \frac{P(t)}{P(0)} -1 \right ] </math>.
Также возможно вычисление температуры на базе начальной температуры водорода <math>T_0</math>, начального атмосферного давления водорода <math>p_0</math> и его конечного давления <math>p</math>. Формула в таком случае имеет вид <math>T = {T_0 * p \over p_0}</math>. Конечное давление водорода определяется как <math> p = p_0 + h</math> — путём прибавления к начальному давлению <math>p_0</math> разности уровня ртути в коленах манометра <math>h</math>Шаблон:Sfn.
Применение
Газовый водородный термометр считался наиболее точным для воспроизведения термодинамических температур (с погрешностью до тысячных долей градуса Цельсия)Шаблон:Sfn. Водородный термометр используется редко для точных научных измерений температур (например, реперных точек), а чаще для градуировки образцовых вторичных термометров (ртутных). Шаблон:Нп5 во многом переняли шкалообразующие свойства водородного термометра, хотя их точность не превышает 0,1 градуса, а у водородных термометров она намного вышеШаблон:Sfn.
Примечания
Литература
