Почему в медицинском градуснике ртуть не опускается при охлаждении?

Почему в медицинском градуснике ртуть не опускается при охлаждении? Интересно

Практически в каждом доме найдется ртутный медицинский градусник. И даже ребенок в курсе, что перед очередным использованием его нужно хорошенько, но аккуратно встряхнуть. Делается это потому, что ртуть не опускается при охлаждении, а остается на последней занятой отметке.

Устройство и принцип работы ртутного градусника

Ртутный термометр состоит из таких элементов:

  • стеклянный резервуар, содержащий ртуть;
  • капилляр;
  • стеклянная шкала с отметками;
  • стеклянная защитная трубка.
Устройство ртутного градусника
Устройство ртутного градусника

Ртуть для термометра выбрана неслучайно. Во-первых, ее легко получить в чистом виде. Во-вторых, металл не смачивает стенки стеклянного резервуара. В-третьих, химически чистое вещество имеет широкий температурный диапазон. Наконец, ртуть не опускается и тем самым позволяет проверить показатели.

Интересный факт: изобретение ртутного градусника в 1714 г. – это заслуга немецкого физика Д. Г. Фаренгейта. Он же разработал одноименную температурную шкалу.

Общий принцип работы градусника достаточно прост. Для измерения температуры нужно обеспечить контакт прибора с телом. За 6-10 минут они достигнут термодинамического равновесия. Говоря простым языком – градусник нагреется до температуры тела.

При этом нагревание способствует расширению и увеличению ртути в объеме. Поэтому она постепенно поднимается вверх по капилляру, игнорируя силы трения. В связи с тем, что у вещества относительно низкий температурный коэффициент объемного расширения, капилляр должен быть очень тонким.

Интересно:  Глубоко ли уходит в землю Останкинская башня?

С помощью ртутного градусника можно измерить большой диапазон – от -35 ℃ до +600 ℃. Первый показатель совпадает с температурой, при которой ртуть становится твердой. Второй – с максимальной температурой, которую выдерживает стекло. Но в медицинских целях достаточно и привычных 34-42 ℃.

Заменитель ртути

Во всем мире многие годы наблюдается тенденция отказа от использования ртутных приборов ввиду их токсичности. Хотя ассортимент медицинских термометров достаточно большой, именно ртутные виды считаются самыми точными.

Галинстановый градусник
Галинстановый градусник

Аналогом вещества стал галинстан. Это сплав металлов, который состоит из галлия, индия и олова. Он обладает похожими свойствами, да и внешне сложно отличим от ртути. Зато галинстан не опасен, поскольку не испаряется на открытом воздухе и считается малотоксичным. Температура плавления составляет -19 ℃.

Почему ртуть не опускается в градуснике?

Если бы температура в градуснике начинала быстро снижаться сразу же после замеров, пользоваться им было бы очень неудобно. Поэтому конструкция термометра разработана именно таким образом, что ртуть не опускается при охлаждении.

Возвращаясь к принципу работы прибора нужно помнить, что даже при намеренном охлаждении столбик не удастся опустить. Все дело в капилляре. Он намного уже измерительной трубки и соединяет ее с ртутным резервуаром.

Разрыв ртутного столбика в капилляре
Разрыв ртутного столбика в капилляре

Интересный факт: в первых термометрах использовалась обычная вода. Но на измерение показателей угодило около получаса. Кроме того, наблюдались существенные погрешности. А ртуть движется в градуснике быстро, но плавно.

Интересно:  Сколько воды в облаке?

По правилам при охлаждении металл должен сужаться и возвращаться в колбу. Уменьшение в объеме действительно происходит. Но молекулярные связи жидкой ртути слабее, чем силы трения. Вещество не может пройти обратно через капилляр. В самом капилляре образуется «разрыв» ртутного столбика и его верхняя часть остается на максимально достигнутой отметке.

Чтобы снова воспользоваться градусником, нужно его встряхнуть, направив колбу с металлом вниз. Так ртуть получает ускорение движения и возвращается в резервуар.

Виктор Дятлов
Виктор Дятлов
Главный редактор, научный консультант редакции сайта «Мир вокруг».
Задать вопрос
Сколько ртути в градуснике?
Виктор Дятлов
Около 2 г.
Как быстро испаряется ртуть?
Виктор Дятлов
В среднем около 3-х лет. Этот показатель зависит от температуры окружающей среды, поступления свежего воздуха и других факторов.
Почему ртуть собирается в шарики?
Виктор Дятлов
Из-за высокого коэффициента поверхностного натяжения – 486,5‧10−3 Н/м. Например, для воды этот параметр равен 72,86‧10−3 Н/м.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Поделиться с друзьями
Вадим Меркурьев

Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала "Мир Вокруг". Научный журналист, специалист в области естественных наук. Проходил стажировку в крупных иностранных компаниях по обмену опытом. Большой опыт в журналистской и редакторской работе.

Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
«Мир Вокруг» - Научно-популярный журнал
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Сколько ртути в градуснике?
Около 2 г.
Как быстро испаряется ртуть?
В среднем около 3-х лет. Этот показатель зависит от температуры окружающей среды, поступления свежего воздуха и других факторов.
Почему ртуть собирается в шарики?
Из-за высокого коэффициента поверхностного натяжения – 486,5‧10−3 Н/м. Например, для воды этот параметр равен 72,86‧10−3 Н/м.
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: