TERMÓMETRO DE GAS A VOLUMEN CONSTANTE.

En la siguiente figura se muestra el esquema de un termómetro de gas a volumen constante.

Termómetro de gas a volumen constante.

Este consta, fundamentalmente, de una ampolla y de un tubo en U. El volumen del gas se mantiene constante ajustando la columna de mercurio, de modo que la parte superior de la misma, y que denotamos por b, esté siempre en un mismo punto del capilar con lo cual se mantiene constante el volumen ocupado por el gas. Con objeto de obtener tal finalidad podemos alterar la posición del tubo en forma de U.

La presión se mide observando la diferencia de altura h entre las dos columnas termométricas a y b y sumando la presión atmosférica, pa. Es decir. que podemos deducir la siguiente expresión.

De esta manera, escogiendo como punto fijo, el punto triple y llamando

a la presión en el punto triple, la escala termométrica vendrá dada por la expresión (su deducción se explicó en entradas anteriores):

Si utilizamos cuatro gases distintos como pueden ser, el oxígeno, el aire, el hidrógeno y nitrógeno, para realizar la medida de, por ejemplo, la temperatura de ebullición del agua a 1 atm., con el termómetro de gas a volumen constante, observaremos que, en general, las medidas efectuadas por estos cuatro termómetros no coinciden, pero que son tanto más aproximadas a medida que se disminuye la presión p3, es decir, a medida que reducimos la cantidad de gas en el depósito.

Medida de la temperatura con un termómetro de gas a volumen constante utilizando distintos gases.

Si extrapolamos para el valor de p3 = 0, todos los termómetros de gas nos indican la misma temperatura, esto es, las cuatro rectas de la figura 3.5 se cortan en un punto 373,15 K; disponemos del termómetro ideal.
Definimos, por tanto, la temperatura T de los gases ideales por la ecuación:

La temperatura así definida es independiente de la naturaleza del gas en particular, aunque depende del comportamiento de los gases como conjunto y, en consecuencia, la escala termométrica que de este modo se define es una escala ligada a la naturaleza de los gases como estado de agregación de la materia.

La temperatura del gas ideal que acabamos de definir, coincide con la temperatura que proporciona la escala absoluta, termodinámica o Kelvin. La escala permite asignar temperaturas independientes de la sustancia elegida como termómetro. Por ello, en lo sucesivo, apoyándonos en la identificación aludida, utilizaremos temperaturas absolutas, que de un modo genérico representaremos por T.

La unidad de dicha escala es el Kelvin, que se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua. Dado que las escalas Celsius y absolutas tienen 100 grados entre los puntos fijos del hielo fundente y del vapor del agua, son ambas centrígadas.