Почему столбик ртути не опускается если термометр вынуть из подмышки кратко
Обновлено: 02.07.2024
Уже более 300 лет медицинский термометр является верным помощников для измерения температуры тела человека. При этом, используется он не только медицинскими работниками, но и каждый из нас может приобрести прибор и пользоваться им в обычных бытовых условиях.
Принцип работы градусника
Используемый нами градусник представляет собой хрупкую стеклянную конструкцию со шкалой показателей температуры тела. Внутри градусника, вдоль шкалы, расположена тонкая стеклянная трубка, наполненная ртутью . Использование ртути в медицинских термометрах связано с тем, что только этот металл при нагревании и охлаждении изменяет свой объем равномерно. Именно на этом и основана работа градусника – изменение температуры влечет изменение объема ртути.
После того как температура тела была измерена, ртуть не возвращается к своему исходному положению, с которого был начат процесс измерения температуры. И всем известно, что перед тем как измерить температуру тела, градусник нужно встряхнуть. Почему же после измерения температуры, ртуть в градуснике не возвращается обратно самостоятельно?
Особое устройство термометра
Стандартный медицинский термометр содержит 2 грамма ртути. Размещена она в специальной колбочке (резервуаре), которая соединена со стеклянной трубкой очень маленького диаметра. Именно по этой трубке ртуть поднимается в процессе измерения температуры.
Ртуть очень своеобразный металл, который пребывает в жидком состоянии в обычных условиях, тогда как другие металлы являются твердыми. В силу того, что стеклянная трубка градусника имеет очень маленький диаметр, давление в колбочке с ртутью увеличивается, и при нагревании она дробится на много маленьких шариков.
Если обратить внимание на то, как ртуть поднимается по столбику термометра при повышении температуры, то можно заметить множество маленьких шариков ртути, которые следуют друг за другом. При достижении нужного значения эти капельки снова соединяются в единое целое.
Как вернуть ртуть обратно?
Если в процессе измерения температуры тела при нагревании ртуть медленно, но самостоятельно поднимается вверх по стеклянной трубке градусника, то процесс ее возвращения в колбу затруднен. Все знают, что перед измерением температуры градусник нужно встряхнуть. Самостоятельно ртуть не возвращается в колбочку из-за конструкции самого градусника. Когда мы встряхиваем градусник, мы принудительно создаем нужное давление, под воздействием которого капельки ртути возвращаются через узкий капилляр между колбой и трубкой.
Такая конструкция медицинского термометра неслучайна. Сделан он так с целью фиксации результатов замера температуры тела. Если бы ртуть сразу после измерения температуры самостоятельно стекала в свой резервуар, то зафиксировать результат измерения было бы намного сложнее.
При переходе из резервуара с ртутью в столбик указателя очень узкий переход. Нагретая ртуть через него проходит, т. к. создаётся давление при нагреве. Обратный ход ртути не возможен из за недостатка давления. При встряхивании, в следствии инерции, ртуть проталкивается в резервуар.
Потому, что чуть выше ампулы с ртутью сделана перетяжка, где ртуть течёт через очень узкое "горлышко, что не позволяет ей самопроизвольно опуститься в ампулу.
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.
Интересно
На смену ртутным термометрам пришли более безопасные и удобные в использовании электронные, инфракрасные и другие виды приборов. Тем не менее, именно ртутный градусник считается наиболее точным. Как устроен этот прибор и почему перед использованием его нужно встряхнуть?
Устройство ртутного термометра
Ртутный термометр относится к категории жидкостных и представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна с двух сторон. Изнутри выкачивается весь воздух – создаются условия абсолютного вакуума, чтобы сторонние факторы не могли повлиять на показатели температуры.
В нижней части трубки располагается колба с ртутью. В этом месте трубка резко сужается. Количество ртути в колбе – около 2-х граммов. Также имеется шкала от 35 до 42℃ с делением в 0,1 градус для максимально точного измерения. Между колбой и измерительной трубкой располагается тонкий капилляр, который препятствует возвращению ртути обратно в резервуар.
Устройство ртутного термометра
Интересный факт: с 2020 года производство и использование ртутных термометров, как и некоторых других видов продукции с содержанием ртути, запрещено. Такой договор заключили 128 государств в ходе подписания Минаматской конвенции о ртути.
Принцип работы
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. Время измерения температуры составляет 7-10 минут.
Нагреваясь, ртуть поднимается из резервуара вверх по трубке, проходя через капилляр. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная температура. После этого ртутный столбик останавливается, отображая температуру тела.
Такой термометр называют максимальным. Чтобы измерить температуру повторно, необходимо резко, но крайне аккуратно встряхнуть прибор. Лишь так жидкость снова вернется в колбу. Охлаждение не влияет на ртуть. Давление в трубке отсутствует, поэтому она не может пройти через капилляр в обратном направлении.
Ртутный медицинский термометр называют максимальным. Ртуть медленно достигает самой высокой отметки температуры тела, но затем фиксирует ее. Жидкость не опускается вниз даже после того, как прибор перестает контактировать с телом.
Конструкция медицинского градусника
Это объясняется конструкцией медицинского градусника – в отличие от комнатного, между резервуаром с ртутью и трубкой-шкалой имеется тонкий капилляр. Расширяясь от нагревания, ртуть движется вверх. Но вниз не опускается из-за отсутствия давления. Поэтому для повторного использования градусник встряхивают.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Медицинские градусники, наполненные ртутью, всегда считались опасным инструментом. Но несмотря на это они были в каждом доме и предназначались для измерения температуры тела. Раньше не было иных способов узнать тепловое состояние организма, ведь по нему судят о наличии инфекций.
Сегодня более безопасные электронные термометры есть практически в каждом доме. Но специалисты и медики призывают использовать ртутные аналоги, так как они более надежные и имеют отклонение от -0,1 до +0,1°С. Чтобы получить реальные показания с помощью ртутного градусника нужно ждать около 10 минут. А чтобы снова начать измерять температуру, необходимо несколько раз его встряхнуть.
Электронный термометр
Но зачем нужны эти манипуляции, почему ртуть не опускается назад, пока ее не встряхнешь?
Зачем стряхивать ртуть в градусниках
Стандартный максимальный термометр
В таких термометрах измерительная трубка, по которой движется ртуть, отделена от колбы тончайшим капилляром. В колбе, соприкасающейся с телом, металл нагревается, ртуть расширяется и поднимается по узкой трубочке наверх. Из-за высокой плотности вещества, 13 с лишним кг/м3 и отсутствия давления, способного протолкнуть металл в обратном направлении, ртуть не может вернуться в колбу. Это позволяет сохранять показания прибора, даже если уже отсутствует его контакт с телом. Поэтому подобные градусники требуют плотного прилегания и нередко их не используют для измерения температуры детям.
Для повторного измерения необходимо механическим путем придать ртути ускорение и вернуть вещество в колбу. Из-за тяжести и плотности металла для этого подходит направленный резкий толчок. Именно поэтому, чтобы сбить градусник, мы встряхиваем его, проталкивая жидкость обратно через капилляр.
Минимальные термометры
Минимальный термометр с обратной шкалой
Это возможно благодаря крошечному штифту с головками, который не дает части вещества вернуться в колбу. При повышении температуры штифт благодаря трению головок удерживается на месте и наблюдатель через определенное время может отследить, какой минимум зафиксирован на градуснике за определенный промежуток времени.
Эту технологию не используют для измерения температуры у людей, потому что на инфекцию в организме указывает повышенная температура. А в метеорологических службах оба типа градусников одинаково полезны, поэтому их размещают рядом, а после снятия показаний определяют максимум и минимум.
Читайте также: