Γιατί χρησιμοποιείται ο υδράργυρος στα θερμόμετρα;

(ψηφιακό θερμόμετρο, HS-21---Κάντε κλικ ΕΔΩhttps://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomete.html)

Σήμερα,ηλεκτρονικά θερμόμετραείναι η θερμοκρασία επιλογής για τους περισσότερους ανθρώπους. Είναι φθηνότερα και ασφαλέστερα από τα θερμόμετρα υδραργύρου. Γιατί όμως πρέπει να υπάρχει ακριβός υδράργυρος στο θερμόμετρο;

Ομοίως, όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει ή πέφτει, το νερό σε ένα μικρό γυάλινο σωλήνα ανεβαίνει ή πέφτει. Έτσι κάθε σφραγισμένο θερμόμετροrμε υγρά έργα. Ωστόσο, αν κάτι τόσο πλούσιο και φθηνό όπως το νερό μπορεί να είναι τόσο αποτελεσματικό,γιατί επιμένουμε να χρησιμοποιούμε κάτι τόσο σπάνιο και ακριβό όπως ο υδράργυρος;

Λόγος 1:Ιστορία

Αιώνες αφότου εφευρέθηκε το πρώτο θερμόμετρο, οι άνθρωποι έμαθαν για τις θερμοδυναμικές θερμοκρασίες. Επομένως, αρχικά το θερμόμετρο όριζε τη θερμοκρασία. Ωστόσο, το πρώτο θερμόμετρο δεν είναι ένα θερμόμετρο ή ένα θερμιδόμετρο, αλλά ένας μετρητής θερμομέτρου, που δείχνει μόνο αν η θερμοκρασία είναι υψηλή ή χαμηλή. Αυτές οι συσκευές δεν είναι βαθμονομημένες σε ένα τυπικό εύρος, μπορούν να κάνουν μόνο πρόχειρες ή αόριστες εκτιμήσεις.

Το πρώτο θερμόμετρο εφευρέθηκε από τον Hero στην Αλεξάνδρεια. Ήταν διανοούμενος μηχανικός και θεωρήθηκε ως ο μεγαλύτερος πειραματιστής στην αρχαιότητα. Η συσκευή που σχεδίασε αποτελούνταν από έναν σωλήνα γεμάτο αέρα του οποίου το άκρο ήταν βυθισμένο σε ένα μικρό μπολ με νερό. Όταν το θερμόμετρο αγγίζει τη ζεστή ή κρύα επιφάνεια, ο αέρας θα διαστέλλεται ή θα συρρικνώνεται, με αποτέλεσμα τη διακύμανση της διεπαφής αέρα-νερού.

Ακόμη και η εφεύρεση του Galileo ακολουθούσε την ίδια αρχή. Ωστόσο, αυτές οι εφευρέσεις δεν είναι μόνο χωρίς άλατα, αλλά και ευαίσθητες στην πίεση του αέρα. Για να σχεδιάσει μια συσκευή που ανταποκρίνεται μόνο στη θερμότητα, ο μαθητής του Galileo, Joseph Delmedigo, εφηύρε το πρώτο σφραγισμένο υγρό ενσωματωμένο γυάλινο θερμόμετρο. Αυτό είναι το πρώτο θερμόμετρο γιατί έχει κλιμακωθεί. Ωστόσο, το υγρό που σφράγισε δεν ήταν νερό, αλλά αλκοόλ.

Λόγος 2:Συντελεστής διαστολής

Σε σταθερή πίεση, η ύλη διαστέλλεται υπό θέρμανση, επειδή η θερμότητα αυξάνει την κινητική ενέργεια των ατόμων, με αποτέλεσμα να κινούνται βίαια, με αποτέλεσμα να διαχωρίζονται το ένα από το άλλο. Η αύξηση του όγκου είναι εμφανής σε μεταλλικές ράγες, ελαστικά ελαστικών και άλλα στερεά και υγρά όπως νερό, αλκοόλ, υδράργυρος και αλογόνο. Ωστόσο, ο βαθμός διαστολής κάθε ουσίας ποικίλλει με κάθε βαθμό αύξησης της θερμοκρασίας. Αυτή η σταθερά της ύλης ονομάζεται συντελεστής διαστολής.

Το αλκοόλ προτιμάται έναντι του νερού για τον απλούστατο λόγο ότι έχει μεγαλύτερο συντελεστή διαστολής. Ακόμη και μια μικρή αλλαγή στη θερμοκρασία θα έχει ως αποτέλεσμα μια δραστική αλλαγή στον όγκο του σωλήνα. Ωστόσο, το αλκοόλ είναι τόσο ευαίσθητο που αυτές οι αλλαγές μπορούν να οδηγήσουν σε σχεδόν ταραχώδη απόδοση αλκοόλ στο σωλήνα. Η διεπαφή υγρού θα αλλάξει με την ελαφρά αλλαγή της θερμοκρασίας. Αυτό το απρόβλεπτο είναι ανησυχητικό, γιατί όταν αφαιρείται το θερμόμετρο από μια κατσαρόλα με βραστό νερό, οι μετρήσεις αλλάζουν αμέσως στη θερμοκρασία του νέου περιβάλλοντος, αδυνατώντας να μετρήσουν την επιθυμητή θερμοκρασία βρασμού.

Για να αποφύγει αυτή την αναξιοπιστία, ο Ολλανδός εφευρέτης Daniel Warrenheit αντικατέστησε το αλκοόλ με υδράργυρο. Ο συντελεστής διαστολής του υδραργύρου είναι υψηλότερος από αυτόν του νερού, πράγμα που σημαίνει ότι ο όγκος του υδραργύρου ποικίλλει πιο εμφανώς ανάλογα με τη θερμοκρασία. Ωστόσο, αλλάζει σχεδόν έξι φορές λιγότερο από το αλκοόλ. Δηλαδή, κάθε φορά που ανεβαίνει η θερμοκρασία, ο όγκος του αλκοόλ αυξάνεται έξι φορές μεγαλύτερος από αυτόν του υδραργύρου.

Αυτό σημαίνει ότι ο υδράργυρος ανεβαίνει πολύ πιο αργά από το αλκοόλ σε σφραγισμένους γυάλινους σωλήνες, αλλά σημαίνει επίσης ότι ο υδράργυρος πέφτει τόσο αργά όσο όταν το θερμόμετρο αφαιρείται από μια κατσαρόλα γεμάτη με βραστό νερό. Οι ενδείξεις του θα είναι ουσιαστικά ανενόχλητες, καθιστώντας το θερμόμετρο πολύ αξιόπιστο.

Πριν από την εφεύρεση, τα θερμόμετρα ήταν μοναδικά και οι μετρήσεις τους δεν συμμορφώνονταν με καμία τυποποιημένη κλίμακα. Ωστόσο, η Warrenheit παρείχε μια σειρά από ενδείξεις που εφαρμόστηκαν σε όλα τα θερμόμετρα υδραργύρου που κατασκευάστηκαν και τελικά σε όλα τα θερμόμετρα. Αυτός ο μετασχηματισμός δεν είναι πολύ δυσκίνητος, επειδή σχεδόν όλα τα θερμόμετρα υδραργύρου κατασκευάζονται από τον ίδιο τον Warren Height. Αργότερα, η κλίμακα άλλαξε ελαφρώς, και τώρα το θερμόμετρο ονομάζεται θερμόμετρο Φαρενάιτ.

Λόγος 3:Παραδείγματα καλύτερης χρήσης αλκοόλ

Η υπερευαισθησία στο αλκοόλ μπορεί να αντισταθμιστεί από τα πλεονεκτήματά του. Σε σύγκριση με τον υδράργυρο, το αλκοόλ είναι πολύ φθηνότερο, λιγότερο σπάνιο και μη τοξικό. Εάν το θερμόμετρο υδραργύρου είναι κατεστραμμένο, το εργαστήριο μπορεί να χρειαστεί να σφραγιστεί για αρκετές ώρες, επειδή η εισπνοή υδραργύρου μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα υγείας. Το αλκοόλ δεν έχει τέτοια απειλή.

Το πιο σημαντικό, το σημείο πήξης του υδραργύρου είναι - 40 C και το σημείο πήξης του αλκοόλ είναι - 115 C. Αυτό σημαίνει ότι το θερμόμετρο υδραργύρου δεν μπορεί να μετρήσει τη θερμοκρασία των - 40 C, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί συχνά σε επιστημονικά εργαστήρια ή στη βιομηχανία κατασκευής υπεραγώγιμων τεχνολογιών.

Όμως το αλκοόλ είναι άχρωμο, γεγονός που αναγκάζει τους κατασκευαστές να προσθέτουν τεχνητές βαφές στο αλκοόλ για να το κάνουν ορατό. Επιπλέον, αν και το αλκοόλ μπορεί να μετρήσει πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, δεν μπορεί να μετρήσει θερμοκρασίες πάνω από 78,37 C, γιατί αυτό είναι το σημείο βρασμού του αλκοόλ. Σε σύγκριση με το σημείο βρασμού του υδραργύρου στους 356,7 βαθμούς Κελσίου, είναι αξιολύπητα χαμηλό.

Αν και οι σπάνιες, ακριβές και τοξικές ιδιότητες του υδραργύρου δεν μπορούν να αλλάξουν, μπορούμε ακόμα να ξεπεράσουμε το όριο θερμοκρασίας του. Για περαιτέρω ενίσχυση του σημείου βρασμού του, ο υδράργυρος συνήθως σφραγίζεται με αδρανή αέρια, όπως το άζωτο. Τα αδρανή αέρια αυξάνουν την πίεση στον υγρό υδράργυρο, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω το σημείο βρασμού του.

Μπορούμε επίσης να μειώσουμε το σημείο πήξης του συνδυάζοντάς το με θάλλιο. Αυτά τα νέα θερμόμετρα υδραργύρου-θαλλίου είναι πλέον σε θέση να μετρούν θερμοκρασίες - 62 βαθμών Κελσίου. Το θερμόμετρο υδραργύρου θεωρείται ένα από τα πιο ακριβή διαθέσιμα θερμόμετρα, παρά τα μικρά του ελαττώματα.

Στην εποχή μας

Αντί για θερμόμετρα υδραργύρου, τα οποία δίνουν ακριβείς αλλά πιο ενοχλητικές μετρήσεις, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν πλέον ηλεκτρονικά θερμόμετρα. Τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα είναι πιο βολικά, γρήγορα και ασφαλή. Τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα διατίθενται σε διάφορα στυλ, όπωςσκληρή άκρη, μαλακή μύτηκαιαδιάβροχοεκδόσεις, οι οποίες μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες διαφορετικών ομάδων ανθρώπων.

Ρίτσαρντ

Διευθυντής πωλήσεων

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co., Ltd.

tao@hzhealthshining.com

wechat/whatsapp: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com