Принцип действия ртутного градусника кратко

Обновлено: 05.07.2024

Принцип прост - при увеличении температуры жидкость расширяется, а поскольку она заключена в стеклянную трубочку, расширяться она может только в одну сторону. Для того, чтобы на показания термометра не влияло атмосферное давление, трубочка запаяна и из нее выкачан воздух.

Взаимосвязь выявили давно, правда сперва не для ртути, а для воды. О том что вода поднимается под действием тепла знал еще Герон Александрийский (а это I век нашей эры). Правда он не изобретал термометр, а наоборот, использовал тепло чтобы поднять воду в сосуде. Хотя вроде бы еще у египетских жрецов были "чудеса" на этом же принципе - при зажжении огня нагревалась вода, расширялась и переливалась в другой сосуд, который опускаясь под увеличившимся весом открывал двери храма.

Ртуть начали использовать относительно недавно, в 18 веке. Точнее, использовали ее и раньше, но сами термометры были основаны на тепловом расширении не самой ртути, а воздуха, который расширяясь выталкивал ртуть вверх по трубочке. Фактически, она была нужна только для того, чтобы показания термометра были видны. Наряду с ней использовалась подкрашенная вода и винный спирт - поскольку при низких температурах вода замерзала и стекло градусника разбивалось.

Первый ртутный термометр изобрел Фаренгейт, хотя и он сперва использовал спиртовые. Проблема спиртовых термометров была полностью противоположной проблеме водяных - спирт кипит раньше чем вода и поэтому спиртовой термометр можно было использовать только для измерения низких температур. Зато замерзает он при температурах ниже 100 градусов, поэтому для измерения низких температур он лучше ртутного. В уличных жидкостных термометрах до сих пор в основном используется подкрашенный спирт.

В этой статье описывается принцип действия медицинского ртутного стеклянного термометра.

Ртутный медицинский термометр для измерения температуры, хоть и считается уже термометром прошлого века, но он все-таки один из самых точных и правильных. Все мы им пользуемся или пользовались, но мало кто задумывался о его принципе действия. Почему при встряхивании медицинского ртутного стеклянного термометра показания столбика начинают падать? Ответ ищите ниже.

Принцип действия медицинского термометра стеклянного ртутного: на чем основан?

Медицинский термометр

Медицинский термометр можно найти в каждом доме. Он используется для измерения температуры человеческого тела. Ртутный градусник считается самым точным прибором в своем назначении. Все специалисты в области медицины предпочитают использовать именно его, благодаря минимальной погрешности и дешевизне. Но на чем основан принцип действия медицинского термометра?

Градусник представляет собой конструкцию, состоящую из шкалы измерений, трубочки и резервуара со ртутью.
Все составляющие заключены в стеклянный корпус, обеспечивающий вакуум и сохранность содержимого.
При измерении температуры металлический кончик, в которым скрыт резервуар, нагревается. Ртуть, как и любое другое вещество, при нагревании расширяется.
Излишки нагретой ртути выталкиваются через зауженное горлышко в трубку. Трубочка проходит вдоль шкалы с градацией. Там уже видны значения показаний — это и есть температура тела.

Запомните: Ртуть — ядовитое вещество и опасное для здоровья. Поэтому такой механизм, как градусник, требует бережного обращения. Стекло – хрупкий материал, падение может привести к нарушению целостности корпуса и попаданию ртути в окружающую среду.

Почему при встряхивании медицинского термометра показание столбика ртути начинает падать: объяснение

Медицинский термометр

При измерении температуры тела ртутным термометром, показания всегда остаются на максимальном значении. Это обуславливается вакуумом внутри измерительной трубочки. Но почему при встряхивании медицинского термометра, показание столбика ртути начинает падать? Вот ответ:

Когда человек встряхивает градусник, рука задает направление, по которому движется прибор и ртуть.
Жидкий металл имеет высокое ускорение. Из-за резкой остановки движения, ртуть продолжает двигаться по инерции и попадает обратно в резервуар хранения через зауженное горлышко.
Обратно вернуться, без воздействия сил, ртуть не может.

Следует всегда помнить важные правила:

Не стоит браться за металлический носик термометра — показания будут возрастать при передаче тепла от руки, хрупкий элемент можно нечаянно выронить, будет задано неверное направление движения.
При встряхивании нужно крепко браться за закругленный верхний конец, емкость со ртутью должна находится в противоположной стороне.
Движения руки должны быть резкие и направлены вниз от локтевого сгиба.

Интересно: Зауженная часть емкости, свойства ртути и сила поверхностного натяжения не позволяют более холодному веществу, чем в резервуаре, вернуться обратно. Поэтому температура в градуснике, если он не используется, всегда будет находиться в одном параметре.

Медицинский термометр

Жидкостные термометры устроены так, что их необходимо встряхивать для того, чтобы измерить температуру повторно.
Как только человек измерил температуру, ртуть фиксируется в определенной точке и остается на одном месте.
Это происходит за счет того, что ртуть расширяется в результате нагревания и из кончика градусника попадает в зону, где нанесены цифры.
Из-за узкой перемычки после завершения измерения, жидкость сама не может попасть обратно.
Для этого медицинский термометр нужно встряхнуть. Иначе можно начать мерить температуру со значения последнего измерения и тогда показания будут ошибочными.

Но, если последнее измерение остановилось на отметке, не превышающей 36,0 градусов, тогда можно измерить температуру без встряхивания. Обычно термометр стряхивают до показания 34-35 градусов.

Ртутный термометр — это прибор для измерения температуры, в котором в качестве жидкости используется ртуть, единственный жидкий метал. Когда ртуть нагревается или охлаждается, то она расширяется или сжимается с устойчивым соотношением в широком диапазоне температур.

Технический ртутный термометр угловой

Уровень ртути легко считывается в стеклянных капиллярных трубках, так как ртуть не смачивает и не прилипает к трубке в отличие от других жидкостей. Причина этого кроется в том, что молекулы ртути притягиваются к друг другу сильнее, чем они прилипают к стеклу или другим материалам.

Единственным недостатком ртути является то, она опасна для здоровья и отравляет окружающую среду. Если ртутный термометр сломается, то необходимо строго следовать соответствующим процедурам, принятым на предприятии, в отношении утилизации и сбора пролившейся ртути.

Ртуть, образующая выпуклый мениск

Мениск — это искривленная поверхность столба жидкости. Выпуклый мениск закруглен, и его середина выше чем края. Когда показания снимаются с жидкостного ртутного термометра, то температура будет соответствовать линии на шкале, которая будет касаться вершины мениска.

Ртуть нельзя использовать для измерения температур ниже -38,83°C, так как это температура замерзания ртути. Однако, можно расширить диапазон измеряемых температур с использованием ртути и ниже -38,83°C, если добавить в ртуть другую жидкость, например, таллий и создать ртутный сплав. Как и чистая ртуть, этот сплав ртути будет сжиматься и расширяться с устойчивым соотношением. Уровень сплава также легко виден в стеклянных капиллярных трубках ртутного термометра.

Биметаллический термометр это прибор для измерения температуры, принцип работы которого основан на расширении и сжатии твердых тел

Жидкостный термометр технический это прибор для измерения температуры технологических процессов при помощи жидкости, которая реагирует на изменение температуры

Термометр сопротивления RTD электрический температурный датчик, использующий изменения сопротивления, которое противодействует протеканию тока

Пирометр это продвинутый прибор для определения температуры любого объекта на основе инфракрасного датчика, который считывает невидимое инфракрасное излучение

Разбираемся, почему у медицинского термометра есть такая странная особенность

Как изобрели градусник: история зарождения

Окончательно установил обе постоянные точки шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году, но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники Карл Линней и Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде — за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды. В таком виде шкала оказалась очень удобной, получила широкое распространение и используется до нашего времени.

В 1848 году английский физик Вильям Томсон (он же лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, ноль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в шкале Кельвина послужило значение абсолютного нуля: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул, а следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел. Далее разберемся как работает градусник.

Как работает градусник: что в нём

Термометр измеряет температуру через стеклянную трубку, запечатанную ртутью, которая расширяется или сжимается при повышении или понижении температуры. По мере повышения температуры заполненная ртутью колба расширяется в капиллярную трубку. Его скорость расширения откалибрована по стеклянной шкале.

В основе работы ртутного градусника заключается принцип расширения жидкости. Ртуть – это металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре (плавление начинается при температуре -38,8℃). Когда прибор соприкасается с кожей, он начинает постепенно нагреваться.

Предназначение: почему ртуть в градуснике не опускается обратно

Вы задумывались когда-то почему встряхивают градусник? Давайте разберемся с этим вопросом. Термометр, предназначенный для измерения температуры тела, должен сохранять показания после использования. Для этого колба со ртутью соединяется с измерительной трубкой тонким капилляром, по которому ртуть, нагреваясь от тепла тела, по каплям поступает в трубку. Вернуться в колбу жидкий металл уже не может из-за отсутствия обратного давления в трубке, а чтобы сбросить показания градусника, его нужно несколько раз встряхнуть, направив ртуть в капилляр и колбу.

Отметим, что вы не охлаждаете термометр, встряхивая его — вы толкаете жидкость обратно в резервуар с дополнительной силой, возникающей от ускоренного движения.

Читайте также: