was ist ein gasthermometer?

Answer 1

Das Gasthermometer ist ein Ausdehnungsthermometer, bei dem die beobachtete Zustandsgröße das Volumen eines idealen Gases ist. Das heißt die Temperaturmessung basiert auf einer Druckmessung.

Da für ein ideales Gas ein linearer Zusammenhang zwischen der Volumenänderung und der Temperatur besteht, entfällt die ansonsten notwendige Eichung aufgrund nicht-linearer Volumenänderung. Jedoch muss eine Zweipunkteichung nach wie vor durchgeführt werden.

Bei einem Gasthermometer, wie es auf dem Bild rechts zu sehen ist, führt man die Eichung normalerweise mit Eiswasser sowie mit kochendem Wasser durch. Der Schmelzpunkt von Wasser liegt immer bei 0°C, während der Siedepunkt vom Luftdruck abhängt. Zunächst wird also der Luftdruck gemessen und der entsprechende Siedepunkt von Wasser bestimmt. Anschließend misst man den Innendruck des Gasthermometers einmal in Eiswasser und einmal in siedendem Wasser. Aus der Druckdifferenz ergibt sich dann zunächst der Spannkoeffizient αp des Gases im Thermometergefäß:

\alpha_p = \frac{1}{\vartheta_s} \frac{p_s - p_0}{p_0} \left( 1- k_c \right)

Dabei ist \vartheta_s die Siedetemperatur von Wasser, p0 der Druck im Thermometergefäß in Eiswasser und ps der Druck im Thermometergefäß in siedendem Wasser. Bei kc handelt es sich um einen Korrekturterm, der notwendig ist, um die Wärmeausdehnung des Thermometergefäßes zu berücksichtigen:

k_c = \frac{\vartheta_s p_s}{p_s - p_0} \left( 3 \alpha_l \frac{\Delta V}{V_0} \frac{1}{T_1} \right)

αl ist der Längenausdehnungskoeffizient des Thermometergefäßes und \frac{\Delta V}{V_0} das Verhältnis aus dem Volumen des Kapillarröhrchens plus des Schlauches zum Manometer und dem Volumen des Gefäßes. Dies ist wichtig, da das Gefäß abgekühlt oder erhitzt wird, während Röhrchen und Schlauch üblicherweise weiterhin Umgebungstemperatur haben. T1 ist die Umgebungstemperatur in Kelvin.

Ist der Spannkoeffizient des Gases im Thermometergefäß bekannt, gilt für die gemesse Temperatur in Abhängigkeit vom Druck:

\vartheta = \frac{p-p_0}{p_0 \alpha_p}

Während der Messung muss entweder der Druck oder das Volumen konstant gehalten werden. Der Einsatzbereich eines Gasthermometers liegt etwa zwischen -200°C und +800°C. Es existieren aber auch Anwendungen bis -272°C.

Tobias

Answer 2

Das Gasthermometer ist ein Ausdehnungsthermometer, bei dem die beobachtete Zustandsgröße das Volumen eines idealen Gases ist. Das heißt die Temperaturmessung basiert auf einer Druckmessung.

Da für ein ideales Gas ein linearer Zusammenhang zwischen der Volumenänderung und der Temperatur besteht, entfällt die ansonsten notwendige Eichung aufgrund nicht-linearer Volumenänderung. Jedoch muss eine Zweipunkteichung nach wie vor durchgeführt werden.

Bei einem Gasthermometer, wie es auf dem Bild rechts zu sehen ist, führt man die Eichung normalerweise mit Eiswasser sowie mit kochendem Wasser durch. Der Schmelzpunkt von Wasser liegt immer bei 0°C, während der Siedepunkt vom Luftdruck abhängt. Zunächst wird also der Luftdruck gemessen und der entsprechende Siedepunkt von Wasser bestimmt. Anschließend misst man den Innendruck des Gasthermometers einmal in Eiswasser und einmal in siedendem Wasser. Aus der Druckdifferenz ergibt sich dann zunächst der Spannkoeffizient αp des Gases im Thermometergefäß:



Dabei ist die Siedetemperatur von Wasser, p0 der Druck im Thermometergefäß in Eiswasser und ps der Druck im Thermometergefäß in siedendem Wasser. Bei kc handelt es sich um einen Korrekturterm, der notwendig ist, um die Wärmeausdehnung des Thermometergefäßes zu berücksichtigen:



αl ist der Längenausdehnungskoeffizient des Thermometergefäßes und das Verhältnis aus dem Volumen des Kapillarröhrchens plus des Schlauches zum Manometer und dem Volumen des Gefäßes. Dies ist wichtig, da das Gefäß abgekühlt oder erhitzt wird, während Röhrchen und Schlauch üblicherweise weiterhin Umgebungstemperatur haben. T1 ist die Umgebungstemperatur in Kelvin.

Ist der Spannkoeffizient des Gases im Thermometergefäß bekannt, gilt für die gemesse Temperatur in Abhängigkeit vom Druck:



Während der Messung muss entweder der Druck oder das Volumen konstant gehalten werden. Der Einsatzbereich eines Gasthermometers liegt etwa zwischen -200°C und +800°C. Es existieren aber auch Anwendungen bis -272°C.

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Gasthermometer“

Answer 3

Das Gasthermometer ist ein Ausdehnungsthermometer, bei dem die beobachtete Zustandsgröße das Volumen eines idealen Gases ist. Das heißt die Temperaturmessung basiert auf einer Druckmessung.

Da für ein ideales Gas ein linearer Zusammenhang zwischen der Volumenänderung und der Temperatur besteht, entfällt die ansonsten notwendige Eichung aufgrund nicht-linearer Volumenänderung. Jedoch muss eine Zweipunkteichung nach wie vor durchgeführt werden.

Bei einem Gasthermometer, wie es auf dem Bild rechts zu sehen ist, führt man die Eichung normalerweise mit Eiswasser sowie mit kochendem Wasser durch. Der Schmelzpunkt von Wasser liegt immer bei 0°C, während der Siedepunkt vom Luftdruck abhängt. Zunächst wird also der Luftdruck gemessen und der entsprechende Siedepunkt von Wasser bestimmt. Anschließend misst man den Innendruck des Gasthermometers einmal in Eiswasser und einmal in siedendem Wasser. Aus der Druckdifferenz ergibt sich dann zunächst der Spannkoeffizient αp des Gases im Thermometergefäß:



Dabei ist die Siedetemperatur von Wasser, p0 der Druck im Thermometergefäß in Eiswasser und ps der Druck im Thermometergefäß in siedendem Wasser. Bei kc handelt es sich um einen Korrekturterm, der notwendig ist, um die Wärmeausdehnung des Thermometergefäßes zu berücksichtigen:



αl ist der Längenausdehnungskoeffizient des Thermometergefäßes und das Verhältnis aus dem Volumen des Kapillarröhrchens plus des Schlauches zum Manometer und dem Volumen des Gefäßes. Dies ist wichtig, da das Gefäß abgekühlt oder erhitzt wird, während Röhrchen und Schlauch üblicherweise weiterhin Umgebungstemperatur haben. T1 ist die Umgebungstemperatur in Kelvin.

Ist der Spannkoeffizient des Gases im Thermometergefäß bekannt, gilt für die gemesse Temperatur in Abhängigkeit vom Druck:



Während der Messung muss entweder der Druck oder das Volumen konstant gehalten werden. Der Einsatzbereich eines Gasthermometers liegt etwa zwischen -200°C und +800°C. Es existieren aber auch Anwendungen bis -272°C.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gasthermometer