Termómetro de gas

Un termómetro de gas es un termómetro de referencia que mide la temperatura en un amplio rango, utilizando el cambio de presión o volumen de un gas confinado como su mecanismo de funcionamiento. ^{[ 1 ]}

Según la ley de Charles , el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura de ese gas, cuando su presión y masa se mantienen constantes; ^{[ 2 ]} es decir,

${\displaystyle V\propto T\,}$

En otras palabras,

${\displaystyle {\frac {V}{T}}=k\Rightarrow {\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}\Rightarrow {\frac {\Delta V}{V_{1}}}={\frac {\Delta T}{T_{1}}}}$

dónde${\displaystyle V}$es el volumen,${\displaystyle T}$es la temperatura termodinámica y${\displaystyle k}$es la constante del sistema. La constante${\displaystyle k}$no es una constante fija en todos los sistemas y, por lo tanto, debe determinarse experimentalmente para un sistema dado mediante pruebas con valores de temperatura conocidos.

Esto funciona según el mismo principio que los termómetros de mercurio. Si se puede medir un cambio de volumen con una temperatura estándar conocida (como el punto de fusión del agua), se puede determinar la segunda temperatura desconocida.

El termómetro de gas a volumen constante funciona según la ley de presión-temperatura : cuando el volumen de un gas se mantiene constante, su presión es directamente proporcional a su temperatura.

${\displaystyle P\propto T}$

Eso es,

${\displaystyle {\frac {P_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}}{T_{2}}}}$

El termómetro de gas de volumen constante desempeña un papel crucial en la comprensión de cómo se pudo descubrir el cero absoluto mucho antes del advenimiento de la criogenia .

Consideremos una gráfica de presión frente a temperatura, realizada en condiciones estándar (muy por encima del cero absoluto), para tres muestras diferentes de cualquier gas ideal (a, b, c) . En la medida en que el gas sea ideal, la presión depende linealmente de la temperatura, y la extrapolación a presión cero se produce en el cero absoluto. ^{[ 3 ]} Cabe señalar que se podrían haber recopilado datos con tres cantidades diferentes del mismo gas, lo que habría facilitado la realización de este experimento en el siglo XVIII.

• Instrumentos termodinámicos
• Ley de Boyle
• Ley combinada de los gases
• Ley de Gay-Lussac
• Ley de Avogadro
• Ley de los gases ideales