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GAZ
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THE RMOMETRY 8. DE GAZ. See also:Les déviations du thermomètre de gaz de la See also:balance absolue sont si See also:petites que cet See also:instrument soit maintenant universellement considéré comme la See also:norme See also:finale dans See also:le See also:thermometry. Il, en fait, avait été déjà adopté à See also:cette See also:fin par See also:Regnault et d'autres, sur See also:des considérations a priori, avant que la balance absolue elle-même ait été inventée. De bien que les indications d'un thermomètre de gaz ne soient pas absolument indépendantes des changements du See also:volume l'enveloppe ou l'ampoule dans laquelle le gaz est contenu, l'effet de n'importe quelle incertitude à cet égard est réduit au minimum par l'expansibility relativement See also:grand du gaz. Les changements capricieux du volume de l'ampoule, qui sont si grands une difficulté dans le thermometry See also:mercurial, sont vingt fois moins importants dans le See also:cas du thermomètre de gaz. Car additionnel des raisons du choix nous avons la grande simplicité des See also:lois des gaz, et l'égalité approximative de l'expansion et clôturons l'See also:accord des balances thermométriques de tous les gaz, à condition que ils soient au-dessus de leurs températures critiques. Sujet à cette See also:condition, aux pressions modérées et d'à condition que ils ne soient pas dissociés ou ne soient pas décomposés, tous les gaz satisfont approximativement les lois See also:Boyle et See also: L'équation peut être écrite See also:sous la See also:forme T = pV/RM, mais afin de satisfaire la condition essentielle que T sera une fonction définie de la température dans le cas d'un gaz qui ne satisfait pas la See also:loi de Boyle exactement, il est nécessaire pour limiter l'application de l'ieeial'caaes- du to• s d'équation qui, lead'^to défini, mais pas nécessairement identique, thermométrique &See also:amp;gt; See also:Sc es: Il y a trois cas spéciaux d'importance pratique, correspondant à trois essentiellement méthodes expérimentales distinctes. (i.) méthode volumétrique (constant-pressure).In cette méthode V est variable et p et M sont constants. Cette méthode a été utilisée par Gay-Lussac, et est caractérisée dans le thermomètre idéal avec le réservoir de la capacité variable conçu par See also:seigneur See also:Kelvin (Ency. Brit., ED ix, See also:vol. XI p. 575, fig. 1o). Elle correspond au • de méthode d'See also:habitude utilisé dans le thermomètre See also:commun de liquide-dans-See also:verre, mais n'est pas satisfaisante dans la pratique, dû à la difficulté de faire une ampoule du volume variable et mesurable dont la totalité peut être exposée à la température à mesurer. (ii.) méthode manométrique (le constant-volume ou le density).In cette méthode p est variable et V et M sont constants. Des See also:variations de la température sont observées et mesurées en observant les variations correspondantes de la pression avec un manomètre de mercure, gardant une masse constante, M, de gaz inclus dans un volume, V, qui est constant excepté l'expansion inévitable mais petite du matériel de lequel l'ampoule est faite. (iii.) méthode gravimétrique (constant-pressure).In cette méthode M est variable et p et V sont constants. Cette méthode est généralement confondue avec (I.) sous le nom la méthode de constant-pression, mais lui derrière de de See also:correspondance vraiment la méthode de thermomètre de poids, ou la méthode de "débordement", et derrière derrière d'être tout à fait distincte d'un See also:point de vue expérimental, bien qu'elle mène à la même balance thermométrique. En appliquant cette méthode, le poids M de la See also:vapeur lui-même peut être mesuré, comme dans le thermomètre de la mercure-vapeur de Regnault, ou thermomètre en de Deville et de Troost See also:iode-vapeur. La meilleure méthode de mesurer le débordement est See also:celle de 'peser le mercure déplacé par le gaz. La masse du débordement peut également être estimée en observant son volume dans un See also:tube gradué, mais cette méthode est beaucoup moins précise. En plus de ce qui précède, il y a des méthodes mélangées dans lesquelles p et V ou M sont variables, comme ceux utilisés par Rudberg ou See also:Becquerel; mais ce sont insuffisants pour la précision, comme ne See also:menant pas à une balance thermométrique suffisamment définie. Il y a également une variation de la méthode de constant-volume (ii.), dans lequel la pression est mesurée par la See also:compression volumétrique d'une masse égale du gaz maintenue à une température constante, au See also:lieu près d'un manomètre. Cette méthode est expérimentalement semblable (iii.), et donne les mêmes équations, mais une balance thermométrique différente ou de (ii.) ou (iii.). On le considérera avec la méthode (iii.), car l'See also:appareil exigé est identique, et il est utile pour See also:examiner la théorie de l'instrument. Nous considérerons en détail des méthodes (ii.) et (iii.) seulement, car ils sont les plus importants pour le travail précis. ainsi. La construction d'Apparatus.The manométrique ou de méthode de constant-volume a été choisie par Regnault comme norme, et le plus généralement a été adoptée depuis son See also: Une forme See also:simple et commode de l'instrument pour l'See also:usage général est gaie (décrit dans 1874 Jubelband de Poggendortl, p. 82), et représenté dans fig. 3. Les deux tubes verticaux du manomètre sont reliés par un tube du l'Inde-caoutchouc correctement renforcé par une bâche de See also:coton, et ils peuvent être faits pour glisser verticalement à travers un See also: La distance entre les deux mettre en contact-points, donnant la pression du gaz dans le thermomètre, est déduite de la lecture d'un See also:vernier fixé relativement au mettre en contact-point supérieur. Cette méthode de See also:lire la pression est probablement plus précise que la méthode de cathetometer qui est habituellement utilisé, mais a l'inconvénient d'exiger un See also:double ajustement. 1I. La pression Correction.In l'application pratique de la méthode manométrique là sont certaines corrections particulières à la méthode, de laquelle le compte doit être pris dans le travail de la précision. Le volume de l'ampoule n'est pas exactement constante, mais change avec le changement la pression et la température. La See also:dilatation thermique de l'ampoule est See also:commune à toutes les méthodes, et sera considérée en détail plus See also:tard. La correction de pression est petite, et est déterminée de la même manière quant à un thermomètre de mercure. La valeur si le déterminé, cependant, ne s'applique pas strictement excepté à la température à laquelle il se réfère. Si le pression-coefficient étaient constant à les tous les températures et égale à e, la correction de pression, décollement, à un point quelconque t de la balance serait disponible à la See also:formule simple à décollement = epot(t- See also:loo)/To. . (1o) où le PO est la pression initiale à la température T0. Mais car le coefficient change probablement d'une façon inconnue, la correction est quelque peu incertaine, particulièrement à températures élevées. Une autre correction de très nécessaire mais quelque peu ennuyeuse est la réduction des lectures de manomètre à tenir compte des températures variables le mercure et balance. Puisqu'elle est généralement inutilisable pour immerger le manomètre dans un See also:bain liquide pour fixer la certitude et l'uniformité de la température, la température doit être estimée à partir des lectures des thermomètres de mercure suspendus dans des tubes de mercure ou dans le See also: 
Avec un manomètre de mercure, le volume est exposé à une légère incertitude à cause des changements de forme dans le ménisque, car il est nécessaire d'utiliser un tube large afin de fixer des mesures précises de pression. 13, La méthode de See also:compensation avec Oil-Gauge.It est possible pour éviter cette difficulté, et pour rendre l'espace mort très petit, en utilisant le pétrole ou l'See also: Si la pression est maintenue constante et égale à la pression atmosphérique See also:externe, il n'y a aucune See also:contrainte de l'ampoule, qui est particulièrement importante à températures élevées. Il n'y a aucune correction de l'espace mort à condition que la température de l'espace mort soit maintenue constante. L'opération ennuyeuse de la lecture et d'ajuster les colonnes de mercure du manomètre est remplacée par l'opération plus simple et plus précise de peser le mercure déplacé, qui peut être exécuté aux loisirs. La correction incertaine pour la température du mercure dans le manomètre est entièrement évitée. Les raisons qui ont mené Regnault pour préférer le thermomètre de constant-volume sont fréquemment citées, et sont généralement acceptées comme entièrement concluantes, mais il est très facile de construire la constant-pression ou instrument gravimétrique d'une telle façon quant à l'évasion les objections qu'il encourage contre elle. Brièvement indiquées, ses objections sont comme suit: (r) N'importe quelle See also:erreur dans l'observation de la température du gaz dans l'espace de débordement produit une erreur considérable dans la température déduite, quand le volume du débordement est grand. Cette source d'isvery d'erreur simplement évitée en maintenant la totalité du débordement dans la See also:glace de See also:fonte, un expédient qui simplifie également considérablement les équations. Il s'est produit que la forme de Regnault de thermomètre ne pourrait pas être traitée de cette manière, parce qu'il a dû observer le niveau du mercure afin de mesurer la pression et le volume. Il est bien mieux, cependant, pour utiliser une See also:mesure séparée, contenant le pétrole ou l'acide sulfurique, pour observer de petits changements de pression. L'utilisation de la glace élimine également la correction pour la variation de la densité du mercure par lequel le débordement est mesuré. (2) l'objection de Regnault deuxièmes était qu'une erreur dans la mesure de la pression, ou en lisant le baromètre, était plus sérieuse à températures élevées dans le cas du thermomètre de constant-pression que dans la méthode de constant-volume. En raison des variations incessantes dans la pression de l'atmosphère, et de la température des colonnes de mercure, il ne s'est pas senti capable compter sur les lectures de pression (selon des observations de quatre surfaces de mercure avec le cathetometer) moins qu'une dixième d'un millimètre de mercure, qui l'expérience a montré pour être au sujet de la limite de l'exactitude de ses observations. Ce serait équivalent à une erreur d'o•o36° avec le thermomètre de constant-volume à un point quelconque de la balance, mais avec le thermomètre de constant-pression l'erreur serait plus grande à températures élevées, puisque la pression n'augmente pas proportionnellement à la température. Cette objection est vraiment défectueuse, parce que l'état idéal à viser doit garder la constante proportionnée de l'erreur dT/T. Que l'erreur proportionnée diminue avec l'élévation de la température, dans le cas du thermomètre de constant-volume, est vraiment sans See also:avantage, parce que nous pouvons ne jamais espérer pouvoir mesurer les températures élevées avec une plus grande exactitude proportionnée que les températures ordinaires. La grande See also:augmentation de la pression à températures élevées de la méthode manométrique est vraiment un inconvénient sérieux, de parce qu'il devient nécessaire de travailler avec des pressions initiales beaucoup inférieures, qui implique l'exactitude inférieure aux températures ordinaires et dans la détermination la pression initiale et l'See also:intervalle fondamental. 15, L'avantage en See also:chef différentiel compensé du gaz Thermometer.The de la méthode gravimétrique, que Regnault et d'autres semblent avoir manquée. est qu'il est possible de rendre les mesures tout à fait indépendantes de la pression atmosphérique et de l'observation des colonnes de mercure. Ceci est accompli en employant, comme niveau de pression constante, une ampoule S, fig. 5, contenant une masse constante du gaz en glace de fonte, côte à côte avec l'ampoule M, dans laquelle le volume du débordement est mesuré. La pression dans l'ampoule thermométrique T est ajustée sur l'égalité avec la norme au moyen d'un sensible See also:huile-mesurent See also: Autant que See also:seul peser est concerné, la méthode est sensible à l'un-centième d'un degré au food° C., qui est lointain au delà de l'See also:ordre de l'exactitude possible dans l'application des autres corrections. 16, La méthode d'employer la forme d'Instrument.A de mètre de thermo• de gaz construit selon les principes au-dessus de fixé, avec l'addition d'un ensemble double de tubes se reliants C pour l'élimination de la correction d'tige-exposition par la méthode de compensation automatique déjà expliquée, est montrée dans fig. 5 (S. vol. 50, p. 243 de Prot. R.; La chaleur de See also:Preston, p. 133). En installant l'instrument, après avoir nettoyé, et avoir séché et calibré les ampoules et avoir relié des tubes, les masses du gaz des deux côtés sont ajustées aussi presque comme possible sur l'égalité, pour que toutes les variations température dans les deux ensembles de tubes se reliants puissent se compenser. Ceci est effectué avec toutes les ampoules en glace de fonte, en ajustant les quantités de mercure dans les ampoules M et S et en égalisant les pressions. L'ampoule T est alors chauffée dans la vapeur pour déterminer l'intervalle fondamental. Un poids W, de mercure est enlevé de l'ampoule M de débordement afin d'égaliser les pressions encore si W est le poids du mercure à l'o° C qui serait exigé pour remplir ampoule T à l'o° C., et si W+dW, poids d'is.the de mercure à l'o° qui serait exigé pour remplir volume égal à celui de l'ampoule dans la vapeur à h, nous ont l'équation suivante pour déterminer le coefficient de l'expansion a, ou le zéro fondamental à, ate=ti/To=(wi+dW)/(Ww1). (13) de même si W être débordement quand ampoule être n'importe quel autre température t, et expansion ampoule être dW, avoir un précis semblable équation pour déterminer t en termes de T0, mais avec t et W et dW substituer pour t, et poids et dW. dans la pratique, si pression être non ajuster exact égalité, ou si volume relier tube non exact compenser, être seulement nécessaire pour inclure dans W un petit correction dw, équivalent observer différence, qui See also:devoir jamais excéder un partie dans dix See also:mille. Il est possible d'utiliser le même appareil au volume constant aussi bien qu'à la pression constante, mais la manipulation n'est pas tout à fait si simple, en conséquence du changement de la pression. Au lieu d'enlever le mercure de l'ampoule M de débordement en liaison avec l'ampoule thermométrique, le mercure est présenté d'un niveau plus élevé dans l'ampoule See also:standard S afin de soulever sa pression à l'égalité avec See also:cela de T au volume constant. Les équations de cette méthode sont avec précision identiques à celles déjà données, sauf que W signifie maintenant le poids d'"apport" présenté dans l'ampoule S, au lieu du poids de débordement de M. It est nécessaire, cependant, il est beaucoup plus important de tenir compte du pression-coefficient de l'ampoule T, et lui pour avoir les masses du gaz des deux côtés de l'égale d'appareil que dans l'autre cas. La balance thermométrique obtenue en cette méthode diffère légèrement de la balance de la méthode manométrique, à cause de la déviation du gaz comprimé à l'o° C. de la loi de Boyle, mais il est facile de tenir compte de ceci avec certitude. Une autre utilisation à laquelle le même appareil peut être mis est la comparaison précise des balances de deux gaz différents au volume constant par une méthode différentielle. Elle est habituelle pour effectuer cette comparaison indirectement, en comparant les thermomètres de gaz séparément à un thermomètre de mercure, ou toute autre norme secondaire. Mais en employant une paire d'ampoules aimez M et S simultanément dans le même bain, et en mesurant la petite différence de la pression avec huile-mesurez, un ordre plus supérieur d'exactitude peut être atteint dans la mesure des petites différences que par la méthode de comparaison indirecte. Par exemple, dans les courbes représentant la différence entre l'See also:azote et balances d'hydrogène (fig. I), en tant que Chappuis foundby par la comparaison des thermomètres d'azote et d'hydrogène avec le thermomètre de mercure, il est probable entre que la flexure contraire de la courbe 70° et too° C. soit due à une erreur minutieuse de l'observation, qui doit en tant que probablement être provoquée par les aberrations croissantes du thermomètre de mercure à ces températures comme par les difficultés de la méthode manométrique. Elle peut être prise comme See also:axiome dans tous tels cas qu'il vaut mieux de mesurer la petite différence elle-même directement que pour la déduire des observations beaucoup plus laborieuses des grandeurs séparées concernées. 17, Correction d'expansion -- dans l'utilisation du thermomètre de mercure nous sommes contents pour donner sur la modification de la balance due à l'expansion de l'enveloppe, qui est connue comme correction de See also:Poggendorff, ou plutôt pour l'inclure dans la correction de balance. Dans le cas du thermomètre de gaz il est nécessaire de déterminer la correction d'expansion séparément, car notre See also:objet est d'arriver à l'approximation la plus étroite possible à la balance absolue. C'est une erreur commune pour imaginer que si le See also:taux d'expansion 'de l'ampoule étaient See also:uniforme, la balance de l'expansion apparente du gaz serait identique à la balance du vrai expansionin d'autres mots, que la correction pour l'expansion de l'ampoule affecterait la valeur du coefficient de l'expansion 1/To seulement, et serait sans effet sur la valeur de la température t déduite. Un résultat de cette sorte serait produit par une erreur constante dans la pression initiale sur la méthode manométrique, ou par une erreur constante en volume initial sur la méthode volumétrique, ou par une erreur constante dans l'intervalle fondamental sur n'importe quelle méthode, mais pas par une erreur constante dans le coefficient de l'expansion de l'ampoule, qui produirait une modification de la balance exactement analogue à la correction de Poggendorff. La correction à appliquer à la valeur de t de toute façon pour tenir compte de tout le systématique erreur ou variation des données est facilement trouvée en différenciant la formule pour t en ce qui concerne le variable considérée. Une autre méthode, qui est dans certains respecte plus instructif, est la suivante: - Laissez T être la fonction de la température qui est prise comme la See also:base de la balance considérée, puis nous faisons donner la valeur de t par la formule générale (t), déjà cité dans le § 3. Laisser décollement être correction pour être ajouter observer valeur t pour permettre pour n'importe quel systématique changement ou erreur mesure quel donnée qui valeur t dépendre, et laisser décollement être correspondre correction produire en valeur t, alors substituer dans formule (i) avoir, t +dt = loo (t DDT - dTo)/(T '+dT1 dTo), qui, à condition que variation considérer être petit, obtenir suivant général expression pour correction t, dt=(dTdTo)(dT, dTo)t/zoo.. . (14) il est fréquemment plus simple d'estimer la correction de cette manière, plutôt qu'en différenciant la formule générale. Dans le cas spécial du thermomètre de gaz la valeur de T est indiquée par la formule T = pV/RM = pV/R(MoM2). . (15) où p est la pression observée à n'importe quelle température t, V le volume de l'ampoule thermométrique, et M la masse du gaz restante dans l'ampoule. La quantité M ne peut pas être directement observée, mais est déduite par la soustraction de la masse entière du gaz See also:MOIS contenue dans l'appareil la masse m2 qui est contenue dans l'ampoule de l'espace mort et de débordement. En appliquant ces formules pour déduire l'effet de l'expansion de l'ampoule, nous observons que si le dV est l'expansion de l'o° C., et See also:Vo le volume à l'o° C., nous pouvons écrire V = Vo+dV, T = p(Vo+dV)/RM = (PVo/RM) (1+dV/Vo), d'où nous obtenons approximativement dT=TdV/Vo. . (16) entre si le coefficient de l'expansion de l'ampoule est constant et égal au coefficient fondamental f (le coefficient moyen l'o° et l'See also:ioo° C.), nous avons simplement dV/Vo=ft; et si nous substituons cette valeur dans l'expression générale (14) au décollement, nous obtenons le dt=(TT)ft=ft(tfoo). (t7) À condition que la correction puisse être exprimée comme fonction intégrale raisonnable de t, il est évident qu'elle doive contenir les facteurs t et (ttoo), à puisque par hypothèse la balance doit être correcte l'o° de points fixes et le too° C., et la correction doit disparaître à ces points. Elle est claire le d'après ce qui précède que la balance du thermomètre de gaz n'est pas indépendante de l'expansion de l'ampoule même dans le cas simple où le coefficient est constant. La correction est nullement sans importance. L'information et commentaires additionnelsIl n'y a aucun commentaire pourtant pour cet article.
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