Экспериментальная установка

Для определения a₀ в данной работе используется газовый термометр. Всякий газовый термометр состоит из газонаполненного сосуда, соединенного с прибором для измерения давления газа, который называется манометром. Операция измерения температуры состоит в следующем. Сосуд с газом приводят в контакт с телом, температура которого должна быть измерена, и после установления теплового равновесия между ними производят измерение давления.

Рис. 11.1. – Принципиальная схема экспериментальной установки. 1 - колба с газом; 2 - термостат; 3- контактный термометр; 4 - ртутный термометр; 5 - манометр; 6 вентиль; 7 - термостатирующий узел с нагревателем, мешалкой и электронной схемой включения нагревателя; 8 - выключатель;9 - сигнальная лампа включения нагревателя.

В данной работе сосуд с газом (рис.11.1) - это колба из нержавеющей стали вместимостью 0.75л. Колба помещена в сосуд с водой (термостат), который может подогреваться электрическим нагревателем. Мешалка, приводимая в движение электрическим двигателем, обеспечивает равномерность температуры по всему объему термостата, а следовательно, и колбы с точностью 0.2 ⁰С. Температура воды и колбы о задается и поддерживается с помощью контактного термометра и измеряется с помощью ртутного термометра. Контактный термометр служит для поддержания заданной температуры. Принцип работы контактного термометра заключается в том, что при нагревании воды ртутный столбик расширяясь, замыкает контакт в цепи термометра, при охлаждении ртутный столбик размыкает цепь, соответственно размыкается и замыкается цепь нагревателя. Тонкой трубкой колба соединена с манометром. В трубке имеется отросток с вентилем, через который колба и манометр могут быть соединены с атмосферой.

Следует иметь в виду, что когда давление в колбе равно атмосферному, стрелка манометра стоит у отметки "нуль". Это означает, что давление, отсчитываемое по манометру, есть давление сверх атмосферного (избыточное давление). Поэтому давление газа в колбе равно атмосферному давлению плюс показание манометра.

Необходимо также принять во внимание, что в общий объем газа входит не только объем колбы, но и объём трубки между колбой и манометром. В то же время температура, показываемая термометром, относится к той части газа, которая находится в термостате (объем колбы плюс часть соединительных трубок). Остальной объем (включая сам манометр) не имеет температуры термостата и является "вредным". Учитывая, что этот объем мал относительно объема колбы, им можно пренебречь. Однако такое допущение приводит к некоторой систематической погрешности, так же, как и не учет того обстоятельства, что объем самой колбы изменяется из-за теплового расширения нержавеющей стали.