работа на тему (стр. 4 из 7)
Отсюда
Теплоемкость Сv идеального газа зависит только от температуры. Поэтому при интегрировании последнего уравнения вдоль адиабат получатся одинаковые результаты:
Отсюда
что и доказывает наше утверждение. Следовательно,
Сравнивая это соотношение с (31.7), получаем
Из этого соотношения следует, что термодинамическая шкала температур станет тождественной с соответствующей температурной шкалой идеального термометра, если в обоих случаях температуре основной реперной точки (или разности температур двух основных реперных точек) приписать одно и то же значение. Поскольку так и поступают на практике, тождественность обеих температурных шкал доказана: Т = θ. Поэтому в дальнейшем термодинамическую и идеально-газовую температуру мы будем обозначать одной и той же буквой Т. Подчеркнем еще раз, что тождественность обеих температурных шкал имеет место для любых идеальных газов, независимо от того, зависит или не зависит их теплоемкость Cv от температуры.
Международная практическая температурная шкала.
Цикл Карно практически никогда не реализуется. А необходимость сравнения результатов измерения температур, проведённых в разных странах, привела к созданию Международной практической температурной шкалы. Впоследствии эта шкала уточнялась. Последний раз это было сделано в 1968 г. Уточнённая в 1968 г. шкала получила название МПТШ – 68.
Международная практическая температурная шкала основана на двенадцати хорошо воспроизводимых точках фазовых переходов, которым присвоены определённые значения температур (первичные реперные точки). Температуры этих точек:
| Реперные точки МПТШ – 68 | Температура, К |
| Тройная точка Н2 | 13,81 |
| Точка кипения Н2 при 25/75 атм. | 17,042 |
| Нормальная точка кипения Н2 | 20,28 |
| Тройная точка О2 | 54,361 |
| Тройная точка Аr | 83,798 |
| Точка кипения О2 | 90,188 |
| Тройная точка Н2О | 273,16 |
| Точка кипения Н2О | 373,15 |
| Точка затвердевания Sn | 505,1181 |
| Точка затвердевания Zn | 692,73 |
| Точка затвердевания Ag | 1235,08 |
| Точка затвердевания Au | 1337,58 |
Между первичными реперными точками температурная шкала устанаквливается с помощью интерполяционных формул, дающих соотношение между температурой и показаниями стандартных термометров. Этими термометрами являются:
в интервале температур от 13,81 К до 630,74°С – платиновый термометр сопротивления;
в интервале температур от 630,74°С до 1064°С – платино – родиевая термопара Pt10 Rh/Pt;
в интервале температур от 0,8 К до 5 К – измерение давления насыщенных паров гелия;
выше температуры затвердевания золота (1064°С) применяется оптический пирометр;
ниже температуры 0,8 К используется магнитная восприимчивость некоторых парамагнитных солей.
Методы и технические средства
измерения температуры
Устройства для измерения температур
Температуру измеряют с помощью устройств, использующих различные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел. Существуют десятки различных устройств применяемых в промышленности, при научных исследованиях, для специальных целей.
В таблице 1 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и практические пределы их применения.
Таблица 1
| Термометрическое свойство | Наименование устройства | Пределы длительного применения, 0С | |
| Нижний | Верхний | ||
| Тепловое расширение | Жидкостные стеклянные термометры | -190 | 600 |
| Изменение давления | Манометрические термометры | -160 | 60 |
| Изменение электрического сопротивления | Электрические термометры сопротивления. | -200 | 500 |
| Полупроводниковые термометры сопротивления | -90 | 180 | |
| Термоэлектрические эффекты | Термоэлектрические термометры (термопары) стандартизованные. | -50 | 1600 |
| Термоэлектрические термометры (термопары) специальные | 1300 | 2500 | |
| Тепловое излучение | Оптические пирометры. | 700 | 6000 |
| Радиационные пирометры. | 20 | 3000 | |
| Фотоэлектрические пирометры. | 600 | 4000 | |
| Цветовые пирометры | 1400 | 2800 | |
Термометры расширения и термометры манометрические
Жидкостные стеклянные термометры
Самые старые устройства для измерения температуры – жидкостные стеклянные термометры – используют термометрическое свойство теплового расширения тел. Действие термометров основано на различии коэффициентов теплового расширения термометрического вещества и оболочки, в которой она находится (термометрического стекла или реже кварца).
Жидкостный термометр состоит из стеклянных баллона 1, капиллярной трубки 3 и запасного резервуара 4 (рис. 1). Термометрическое вещество 2 заполняет баллон и частично капиллярную трубку. Свободное пространство в капиллярной трубке и в запасном резервуаре заполняется инертным газом или может находиться под вакуумом. Запасной резервуар или выступающая за верхним делением шкалы часть капиллярной трубки служит для предохранения термометра о порчи при чрезмерном перегреве.В качестве термометрического вещества чаще всего применяют химически чистую ртуть. Она не смачивает стекла и остается жидкой в широком интервале температур. Кроме ртути в качестве термометрического вещества в стеклянных термометрах применяются и другие жидкости, преимущественно органического происхождения. Например: метиловый и этиловый спирт, керосин, пентан, толуол, галлий, амальгама таллия.
Основные достоинства стеклянных жидкостных термометров – простота употребления и достаточно высокая точность измерения даже для термометров серийного изготовления. К недостаткам стеклянных термометров можно отнести: плохую видимость шкалы (если не применять специальной увеличительной оптики) и невозможность автоматической записи показаний, передачи показаний на расстояние и ремонта.
Стеклянные жидкостные термометры имеют весьма широкое применение и выпускаются следующих основных разновидностей:
1. технические ртутные, с вложенной шкалой, с погружаемой в измеряемую среду нижней частью, прямые и угловые;
2. лабораторные ртутные, палочные или с вложенной шкалой, погружаемые в измеряемую среду до отсчитываемой температурной отметки, прямые, небольшого наружного диаметра;
3. жидкостные термометры (не ртутные);
4. повышенной точности и образцовые ртутные термометры;
5. электроконтактные ртутные термометры с вложенной шкалой, с впаянными в капиллярную трубку контактами для разрывания (или замыкания) столбиком ртути электрической цепи;
6. специальные термометры, в том числе максимальные (медицинские и другие), минимальные, метеорологические и другого назначения.
У лабораторных и других термометров, градуируемых и предназначенных для измерения при погружении в измеряемую среду до отсчитываемого деления, могут возникать систематические погрешности за счет выступающего столбика термометра. Если капиллярная трубка будет погружена в измеряемую среду не полностью, то температура выступающей части капиллярной трубки будет отличаться от температуры измеряемой среды, в результате возникнет погрешность измерения. Поправку в градусах на выступающий столбик в показания термометра можно внести по уравнению:
(1)где
- коэффициент видимого объемного теплового расширения термометрической жидкости в стекле 
, t – действительная температура измеряемой среды 0C, tв.с. – температура выступающего столбика, измеренная с помощью вспомогательного термометра 0С, n – число градусов в выступающем столбике.