2. Измерение давления газа при постоянном объёме производится с большей точностью, чем измерение объёма при постоянном давлении.

Однако и здесь возникают трудности: в области высоких температур применение эталонного водородного термометра ограничивается практическими осложнениями, а именно: 1) водород проникает через стенки сосуда, в котором он находится (при этом уменьшается число частиц N в сосуде); 2) химически начинает действовать на материал сосуда, восстанавливая частично окись кремния в стекле, фарфоре и кварце. При низких температурах становятся заметными отступления от простого закона (35). Ввиду этого газовый (водородный) термометр используют в качестве эталонного только для такого интервала температур, где с высокой степенью точности выполняется закон (35).

Идеально-газовая шкала температур.

В идеально-газовой шкале температур в качестве термометрического тела выбран газообразный водород, а термометрическая величина ― его давление при постоянном объёме. Температуру в этой шкале обозначают буквой Т, а термометрическую величину Х ― буквой Р. Зависимость между ними выбирают линейной, вида (22) с b=0, т. е.

(36)

Постоянный коэффициент а, вычисляется по формуле (24), а величина обратная определяет единицу температуры в этой шкале (28), и называют Кельвином. Как видно из (36), температура в этой шкале равна нулю, когда давление газа Р=0. Шкала, а также температура, измеренная в этой шкале, называется абсолютными, если в нуле температурной шкалы термометрическая величина обращается в нуль.

В абсолютной шкале так же, как и в шкале Цельсия, разность температур между двумя реперными точками (температурной Т₁ плавления льда и температуры Т₂ кипения воды при нормальном атмосферном давлении) принимается равной 100, т.е. один градус в шкале Цельсия равен одному градусу в абсолютной шкале по определению. Таким образом, в абсолютной шкале

(37)

Т₂ –Т₁ = 100

Второе уравнение для определения значений температур в реперных точках абсолютной шкалы находится измерением давлений Р₁ и Р₂ соответствующих температурам Т₁ и Т₂ в реперных точках

(38)

Решая уравнения (37) – (38), находим:

Т₁=273,15К, Т₂=373,15К

Очевидно, любая температура Т в абсолютной шкале определяется по формуле (27)

(39)

Разделим обе части выражения (39) на T₁, получим

(40)

Подставив (38) в (40), получим

(41)

или

(42)

где Р₁ ― давление в газовом термометре, находящемся в тающем льду. Чтобы при помощи газового термометра измерить температуру тела, необходимо это тело привести в тепловой контакт с газовым термометром и измерить манометром давление газа в нём. Тогда температура Т вычисляется по формуле (42).

Шкала Кельвина.

Ввиду того, что так называемая тройная точка воды (одновременное сосуществование в равновесии трёх фаз воды ― твёрдой, жидкой и газообразной) значительно лучше воспроизводится на опыте, чем точки плавления льда и кипения воды, в 1954 году по международному соглашению абсолютная шкала или шкала Кельвина строится по одной реперной точке ― тройной точке воды ― температуре которой приписываются точно Т_тр.=273,16К (или 0,01С)

Тогда любая температура Т, измеряемая газовым термометром определяется по формуле, аналогичной (42):

(43)

Указанный выше выбор численного значения температуры тройной точки воды сделан для того, чтобы промежуток между точками плавления льда и кипения воды с максимально возможной точностью составлял 100 К. Тем самым устанавливается преемственность температурной шкалы Кельвина с абсолютной шкалой, определяемой двумя реперными точками. Измерения показали, что температуры точек плавления льда и кипения воды в шкале, Кельвина с одной реперной точкой равны приблизительно 273,15К и 373,15К. Единица температуры в этой шкале ― Кельвин ― 1/273,16 температурного интервала между тройной точкой воды и точкой абсолютного нуля температуры.

И, наконец, для шкал Кельвина и Цельсия на основании выражений (27) и (29)

(44)

(45)

Вычитая из (44) выражение (45), получим связь между шкалами Кельвина и Цельсия

(46)

ТК = tС+273,15