Dlaczego rtęć jest używana w termometrach?

(termometr cyfrowy, HS-21---Kliknij tutajhttps://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomete.html)

Dzisiaj,termometry elektronicznesą temperaturą preferowaną przez większość ludzi. Są tańsze i bezpieczniejsze niż termometry rtęciowe. Ale dlaczego droga rtęć musi znajdować się w termometrze?

Podobnie, gdy temperatura rośnie lub spada, woda w małej szklanej rurce podnosi się lub opada. Tak działa każdy uszczelniony termometrrz pracami płynnymi. Jeśli jednak coś tak bogatego i taniego jak woda może być tak skuteczne,dlaczego upieramy się przy użyciu czegoś tak rzadkiego i drogiego jak rtęć?

Powód 1:Historia

Wieki po wynalezieniu pierwszego termometru ludzie poznali temperaturę termodynamiczną. Dlatego początkowo termometr określał temperaturę. Jednak pierwszy termometr nie jest termometrem ani kalorymetrem, ale strażnikiem termometru, który wskazuje tylko, czy temperatura jest wysoka, czy niska. Urządzenia te nie są skalibrowane do standardowego zakresu, mogą jedynie dokonywać przybliżonych lub niejasnych ocen.

Pierwszy termometr został wynaleziony przez Hero w Aleksandrii. Był inżynierem intelektualistą i uważany był za największego eksperymentatora starożytności. Zaprojektowane przez niego urządzenie składało się z wypełnionej powietrzem rurki, której koniec był zanurzony w małej misce z wodą. Gdy termometr dotknie gorącej lub zimnej powierzchni, powietrze będzie się rozszerzać lub kurczyć, powodując fluktuację granicy faz powietrze-woda.

Nawet wynalazek Galileusza opierał się na tej samej zasadzie. Jednak te wynalazki są nie tylko wolne od kamienia, ale także wrażliwe na ciśnienie powietrza. Aby zaprojektować urządzenie, które reaguje tylko na ciepło, uczeń Galileusza, Joseph Delmedigo, wynalazł pierwszy szczelny szklany termometr do cieczy. Jest to pierwszy termometr, ponieważ został wyskalowany. Jednak ciecz, którą zapieczętował, nie była wodą, ale alkoholem.

Powód 2:Współczynnik rozszerzalności

Przy stałym ciśnieniu materia rozszerza się pod wpływem ogrzewania, ponieważ ciepło zwiększa energię kinetyczną atomów, powodując ich gwałtowny ruch, oddzielając je od siebie. Wzrost objętości jest widoczny w przypadku metalowych szyn, gumowych opon oraz innych ciał stałych i cieczy, takich jak woda, alkohol, rtęć i halogen. Jednak stopień rozszerzalności każdej substancji zmienia się wraz ze wzrostem temperatury. Ta stała materii nazywana jest współczynnikiem rozszerzalności.

Alkohol jest lepszy od wody z tego prostego powodu, że ma wyższy współczynnik rozszerzalności. Nawet niewielka zmiana temperatury spowoduje drastyczną zmianę objętości rurki. Jednak alkohol jest tak wrażliwy, że zmiany te mogą prowadzić do niemal burzliwych wyników alkoholu w probówce. Interfejs cieczy zmieni się wraz z niewielką zmianą temperatury. Ta nieprzewidywalność jest niepokojąca, ponieważ po wyjęciu termometru z garnka z wrzącą wodą odczyty natychmiast zmieniają się na temperaturę nowego otoczenia, nie mogąc zmierzyć pożądanej temperatury wrzącej wody.

Aby uniknąć tej zawodności, holenderski wynalazca Daniel Warrenheit zastąpił alkohol rtęcią. Współczynnik rozszerzalności rtęci jest wyższy niż wody, co oznacza, że ​​objętość rtęci zmienia się bardziej wyraźnie wraz z temperaturą. Jednak zmienia się prawie sześć razy mniej niż alkohol. Oznacza to, że za każdym razem, gdy temperatura wzrasta, objętość alkoholu wzrasta sześć razy bardziej niż rtęć.

Oznacza to, że rtęć podnosi się znacznie wolniej niż alkohol w zamkniętych szklanych probówkach, ale oznacza to również, że rtęć spada tak wolno, jak po wyjęciu termometru z garnka wypełnionego wrzącą wodą. Jego odczyty będą skutecznie niezakłócone, dzięki czemu termometr będzie bardzo niezawodny.

Przed wynalezieniem termometry były unikatowe, a ich odczyty nie były zgodne z żadną znormalizowaną skalą. Jednak Warrenheit dostarczył szereg odczytów, które zastosowano do wszystkich wyprodukowanych termometrów rtęciowych i ostatecznie do wszystkich termometrów. Ta transformacja nie jest zbyt uciążliwa, ponieważ prawie wszystkie termometry rtęciowe są wykonane przez samego Warrena Heighta. Później skala nieco się zmieniła i teraz termometr nazywa się termometrem Fahrenheita.

Powód 3:Przykłady lepszego wykorzystania alkoholu

Nadwrażliwość na alkohol można zrekompensować jego zaletami. W porównaniu z rtęcią alkohol jest znacznie tańszy, mniej rzadki i nietoksyczny. Jeśli termometr rtęciowy ulegnie uszkodzeniu, laboratorium może wymagać zamknięcia na kilka godzin, ponieważ wdychanie rtęci może spowodować poważne problemy zdrowotne. Alkohol nie ma takiego zagrożenia.

Co ważniejsze, temperatura zamarzania rtęci wynosi - 40 C, a temperatura zamarzania alkoholu to - 115 C. Oznacza to, że termometr rtęciowy nie może zmierzyć temperatury - 40 C, więc nie może być często stosowany w laboratoriach naukowych lub przemyśle wytwórczym technologii nadprzewodzących.

Ale alkohol jest bezbarwny, co zmusza producentów do dodawania sztucznych barwników do alkoholu, aby był widoczny. Ponadto, chociaż alkohol może mierzyć bardzo niskie temperatury, nie może mierzyć temperatur powyżej 78,37 C, ponieważ jest to temperatura wrzenia alkoholu. W porównaniu z temperaturą wrzenia rtęci wynoszącą 356,7 stopni Celsjusza jest ona żałośnie niska.

Chociaż rzadkich, kosztownych i toksycznych właściwości rtęci nie można zmienić, nadal możemy przekroczyć jej granicę temperatury. Aby jeszcze bardziej zwiększyć temperaturę wrzenia, rtęć jest zwykle zamykana gazami obojętnymi, takimi jak azot. Gazy obojętne zwiększają ciśnienie na ciekłą rtęć, co dodatkowo zwiększa jej temperaturę wrzenia.

Możemy również obniżyć jego temperaturę zamarzania, łącząc go z talem. Te nowe termometry rtęciowo-talowe mogą teraz mierzyć temperatury na poziomie - 62 stopni Celsjusza. Termometr rtęciowy jest uważany za jeden z najdokładniejszych dostępnych termometrów, pomimo drobnych wad.

Obecnie

Zamiast termometrów rtęciowych, które dają dokładne, ale bardziej kłopotliwe odczyty, ludzie używają teraz termometrów elektronicznych. Termometry elektroniczne są wygodniejsze, szybsze i bezpieczniejsze. Termometry elektroniczne są dostępne w różnych stylach, w tymtwarda końcówka, miękka końcówkaIwodoodpornywersji, które mogą zaspokoić potrzeby różnych grup ludzi.

Ryszard

Kierownik Sprzedaży

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co., Ltd.

tao@hzhealthshining.com

WeChat/WhatsApp: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com