§ 235. Газовый термометр

При обсуждении устройства термометра (§ 196) было указано, что наиболее совершенным является газовый термометр. Мы знаем, что температурный коэффициент давления газа, измеренный по ртутному термометру, почти постоянен (закон Шарля). Из этого свойства газов и исходят при построении новой шкалы температур: принимают, что термодинамическая температура в точности пропорциональна давлению данного объема газа.

На рис. 386 показано устройство простейшего газового термометра. При измерении баллон  погружают в жидкость, температуру которой измеряют. Объем газа в баллоне поддерживают постоянным путем поднимания или опускания трубки с ртутью. Давление газа в баллоне равно сумме атмосферного давления и давления столба ртути . Если при температуре  давление газа равно , а при измерении было обнаружено, что давление газа стало равным , то температура жидкости принимается равной

.

Рис. 386. Газовый термометр

В интервале температур, где можно пользоваться обычным ртутным термометром, шкала газового термометра почти совпадает со шкалой ртутного, так как температурный коэффициент давления газа, измеренный по ртутному термометру, как мы знаем, является почти постоянным.

Газовые термометры, предназначенные для измерения низких или не очень высоких температур, делаются из стекла или из кварца и наполняются водородом или гелием. Для измерения температур ниже температуры сжижения водорода  можно употреблять только гелий — наиболее трудно сжижаемый газ.

Для очень высоких температур (примерно до ) газовые термометры делают из сплава платины с родием, выдерживающего высокую температуру, и наполняют азотом (водород не годится, потому что он проходит сквозь нагретую платину).

Газовыми термометрами обычно пользуются только для проверки термометров другого устройства, более удобных в повседневном применении, чем газовые. Ясно, что при измерении температур газовым термометром закон Шарля должен выполняться абсолютно точно: ведь термодинамическая температура пропорциональна давлению газа по определению.