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.

Интересно:  Сколько стоило бы сегодня построить пирамиду Хеопса?

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.

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.

Интересно:  Глубоко ли уходит в землю Останкинская башня?
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.
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.