2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 06:38 
Аватара пользователя


07/01/15
1221
В школьных учебниках часто пишут, что измерение температуры производят, основываясь на пропорциональной зависимости между температурой и наблюдаемой величиной (например, объемом ртути). При этом заранее выбирают две определенные точки (например, тройную точку воды и её же температуру кипения) и задают им соответствующие значения температуры.
Вопрос таков: как люди выяснили, что указанная завиисмость действительно пропорциональна?
Благодаря эксперименту? Но ведь для этого надо знать точные значения температуры во время опыта. А эти значения можно получить только указанным способом. Этот круг замкнут, господа.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 07:22 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Вопрос действительно не такой простой как кажется. Есть хорошая книжка - библиотечка квант, Смородинский. Температура.
(Школьный учебник это все-таки не основание для далеко идущих выводов)

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 11:25 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
SomePupil в сообщении #1061285 писал(а):
Но ведь для этого надо знать точные значения температуры во время опыта.
Мало того: ещё надо выяснить, что вода кипит при одной и той же температуре, если уж этим пользоваться. :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 12:20 
Заслуженный участник


28/12/12
7915
Даже еще интереснее: значения температуры, полученные с использованием разных шкал, могут не совпадать.
Так, до 1948 года температура плавления алюминия была не определена.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 12:43 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Есть один термометр, для которого линейная пропорциональность следует из теоретических соображений: газовый термометр. По нему, ещё в 19 веке, всё и откалибровали.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 14:29 
Аватара пользователя


07/01/15
1221
Вот, про газовый термометр можно поподробнее? Как Клапейрон и Менделеев достигли своих результатов?

Спасибо за совет про Смородинского. Уже начал читать

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 14:40 


10/09/14
292
Munin в сообщении #1061334 писал(а):
Есть один термометр, для которого линейная пропорциональность следует из теоретических соображений: газовый термометр. По нему, ещё в 19 веке, всё и откалибровали.

Интересно, на заводах-изготовителях термометров, до сих пор проверяют калибровку по газовому, или возможно уже есть точно прокалиброванные термометры например на терморезисторах. Если посмотреть на обычные бытовые термометры ртутный/спиртовой, то у них шкала просто линейная и капилляр, тоже везде имеет одинаковое сечение, а значит нелинейность объёмного расширения в пределах $-50C +50C$ не существенна для точности измерений требуемой в бытовых целях.
SomePupil в сообщении #1061361 писал(а):
Вот, про газовый термометр можно поподробнее? Как Клапейрон и Менделеев достигли своих результатов?

Если я не ошибаюсь Менделеев как раз первый получил уравнение состояния идеального газа, а из него следует закон Шарля: при одинаковом объёме для данного количества идеального газа, давление пропорционально абсолютной температуре, а многие разряжённые газы близки по свойствам к идеальному, так и сделали газовый термометр.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 14:45 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
А я сам не знаю подробнее. Но по имеющемуся ключевому слову уже погуглить легко.

Кроме того, не путайте, один вопрос - это как Клапейрон и Менделеев достигли своих результатов, исторически. И другой вопрос - как одни факты опираются на другие в сегодняшней науке. Это другая, независимая башня знаний. Исторически она возникала по частям, не всегда была обоснованной и устойчивой. И с другой стороны, много старых вещей сегодня отброшены как излишние, они играли роль только строительных лесов для этой башни.

-- 11.10.2015 14:50:04 --

Viktor92 в сообщении #1061365 писал(а):
Интересно, на заводах-изготовителях термометров, до сих пор проверяют калибровку по газовому, или возможно уже есть точно прокалиброванные термометры например на терморезисторах.

Это вопросы метрологии: первичный эталон, вторичные эталоны и так далее. На заводах-изготовителях, для практических целей, наверняка используют что-то наиболее удобное с высокой точностью. Например, полупроводниковые приборы - на них практически вся сегодняшняя измериловка. Но сами эти приборы изготавливаются и поверяются уже в других местах (более централизованно) и по более сурьёзным приборам.

Конкретно про термометры не знаю, но существуют возможности измерять температуру весьма точно. Например, по цвету и интенсивности теплового излучения.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 14:50 
Аватара пользователя


13/08/13

4323
Munin в сообщении #1061334 писал(а):
Есть один термометр, для которого линейная пропорциональность следует из теоретических соображений: газовый термометр.

...а эти соображения следуют из экспериментальной линейной пропорциональности объема газа и температуры в газовом термометре, ага :mrgreen:

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 14:52 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Viktor92 в сообщении #1061365 писал(а):
Если посмотреть на обычные бытовые термометры ртутный/спиртовой, то у них шкала просто линейная и капилляр, тоже везде имеет одинаковое сечение, а значит нелинейность объёмного расширения в пределах $-50C +50C$ не существенна для точности измерений требуемой в бытовых целях.

У ртутного обычно диапазон поменьше, несколько градусов, до десятка. А у спиртового - может быть, там не чистый спирт, а какая-нибудь смесь, приготовленная с компенсацией нелинейности в каком-то первом приближении.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 16:18 
Заслуженный участник


21/08/10
2454
Sicker в сообщении #1061368 писал(а):
...а эти соображения следуют из экспериментальной линейной пропорциональности объема газа и температуры в газовом термометре, ага :mrgreen:



А вот и нет! Эти соображения следуют из того, что газ состоит из атомов и из механики этих атомов. Что подтверждается большим КОМПЛЕКСОМ экспериментов.


А вообще, как было верно отмеченно, вопрос не простой. Но сегодня уже АБСОЛЮТНО ясный. Но, конечно, не в рамках наивных представлений из школьного учебника. Такие вопросы не решаются в два-три логических хода. В два-три хода действительно получается порочный замкнутый круг. Но из этого круга можно выбраться, хотя для этого нужно основательно поучится.

P.S. А вообще-то температура это $\left(\frac{\partial S}{\partial E}\right)^{-1}$, термометр тут просто ни при чем. См. ЛЛ5.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 16:48 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
На каком-то раннем этапе, действительно, одни экспериментальные шкалы могли быть оправданы другими экспериментальными шкалами, и не было отдельных доказательств, что все они равномерны. Я напомню, что основные температурные шкалы возникли на протяжении 18 века (первым был Ньютон в 1701 году), а единые газовые законы и молекулярно-кинетическая теория возникли во второй половине 19 века.

Возможно, равномерность первых шкал оправдывалась энергетически: одному и тому же веществу передавались равные порции тепла, при этом теплоёмкость полагалась постоянной на исследуемом диапазоне. На том же предположении можно обосновать "деление температурного диапазона пополам" или в заданных долях: приводить две системы с исходными температурами в тепловое равновесие, и смотреть, какую температуру они принимают. Впрочем, этот способ, если не смешивать газы или жидкости, сложнее, потому что требует качественной теплоизоляции.

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 17:34 
Аватара пользователя


13/08/13

4323
Munin в сообщении #1061409 писал(а):
равные порции тепла,

А как можно отсчитывать равные порции тепла не через температуру?

-- 11.10.2015, 17:35 --

Alex-Yu в сообщении #1061394 писал(а):
Но сегодня уже АБСОЛЮТНО ясный.

:facepalm: я говорил про состояние до создания МКТ

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 18:03 
Заслуженный участник


28/12/12
7915
Munin в сообщении #1061334 писал(а):
Есть один термометр, для которого линейная пропорциональность следует из теоретических соображений: газовый термометр. По нему, ещё в 19 веке, всё и откалибровали.

Так это теоретически. А практически газы не совсем идеальные, и вообще, газовый термометр - штука довольно-таки сложная и, например, для высоких и для низких температур непригодная.
Поэтому есть несколько шкал с разными способами измерения, сшиваемых в опорных точках (тройная точка воды, точка плавления золота и т.п.).

 Профиль  
                  
 
 Re: Измерение температуры
Сообщение11.10.2015, 18:43 
Аватара пользователя


14/02/12

841
Лорд Амбера
Скорей всего из-за того, что газы не вполне идеальные, остановились на определённом - водороде, и в 1887 г узаконили водородную температурную шкалу.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group