Манометр, заполненный маслом или ртутью.

Более точный вариант прибора, в котором выполняется условие , показан на рис.19.3.

Рис. 19.2. A. Схема устройства показывающего манометрического термометра: a - термосистема; б - термобаллон; в, г - профили сечения пружины; 1 - термобаллон; 2 - капилляр; 3 - держатель; 4 - сектор; 5- поводок; 6 - компенсатор; 7 - спиральный волосок; 8 - указательная стрелка; 9 -трубка; 10 - манометрическая пружина. B. Схема устройства самопишущего термометра: 1 - держатель; 2 – спиральная манометрическая пружина; 3 - двигатель; 4 - скоба; 5 - компенсатор; 6 - поводок; 7 - рычаг; 8 - ось рычага; 9 - термобаллон; 10 - капилляр.

В этом приборе резервуар термометра (объем , температура ) соединяется капилляром из нейзильбера (внешний диаметр 0,5 мм, внутренний диаметр 0,3 мм) со стеклянным манометром постоянного объема, который заполнен ртутью или бутилфталатом. Постоянство внутреннего объема манометра достигается тем, что при отсчетах давления уровень жидкости в правом колене всегда устанавливается на одну и ту же начальную метку „0“ посредством помещенного внизу сильфонного резервуара с манометрической жидкостью. Бутилфталат, имеющий плотность примерно 1,04 г/см³, весьма подходит в качестве манометрической жидкости. Он допускает использование латунных сильфонов для нижнего резервуара и капиллярных трубок для манометра (например, трубок с внутренним диаметром 1,5 мм). Чтобы исключить ошибки, связанные с влиянием поверхностного натяжения в этих капиллярах, целесообразно использовать трубки с прецизионным отверстием. Это особенно существенно для дифференциальной термометрии, когда к системе добавляется второе короткое манометрическое колено.

Рис. 19.3. Манометр, заполненный маслом или ртутью.

Ртуть в качестве манометрической жидкости обладает некоторыми преимуществами: ее легко обезгазить от воздуха, и она совершенно не абсорбирует гелий. Однако при ее использовании необходимо применять более широкие манометрические трубки, например трубки с внутренним диаметром не менее 10 мм. Кроме того, если нет сильфона из нержавеющей стали, приходится изменять конструкцию установочного резервуара, делая его, например, в виде цилиндра из нержавеющей стали, внутри которого перемещается уплотненный эластичным кольцом поршень также из нержавеющей стали.

Приведенные выше формулы для связи между давлением и температурой газового термометра можно обобщить на случай, когда объем вредного пространства находится при комнатной температуре , а заполнение системы до давления производится при температуре резервуара , отличной от комнатной. В этом случае зависимость имеет вид

. (19.5)

Отсчет давления по манометру производился с помощью стеклянной зеркальной шкалы длиной 100 см с ценой деления 1 мм.

При таком методе работы термометр дает отсчеты с точностью до 0,05 К в интервале от 90 до 55 К, в котором он мог быть проверен по упругости паров жидкого кислорода. В интервале от 4,2 до 1,8 К точность термометра достигает 0,01 К. При сравнении с проверенным платиновым термометром сопротивления было найдено, что шкала газового термометра точна в интервалах от 90 до 140 К и от 4 до 20 К.

Однако если резервуар термометра имеет температуру, скажем, 40 К и часть соединительного капилляра (см. рис. 19.3) погружена в жидкий гелий, то при малом объеме резервуара заметная часть газа скапливается в капилляре (даже если его внутренний диаметр составляет только 0,3 мм). Поэтому для получения точности выше 2% в этой области температур необходимо вводить поправку на объем капилляра, которая, естественно, зависит от относительных размеров резервуара и капилляра и уменьшается при увеличении объема резервуара. Кроме этой поправки, в интервале между комнатной температурой и примерно 100 К целесообразно вводить поправку на уменьшение объема резервуара из-за теплового сжатия; это уменьшение составляет приблизительно 1% при охлаждении от комнатной температуры до 100К.