Ртутные термометры, виды, принцип работы и применение

Что такое ртутный термометр (градусник)?

"Ртутный термометр — это устройство для измерения температуры, которое использует физические свойства ртути, расширяющейся при нагревании..."

---

   Содержание:

---

1. История изоборетения

2. Описание

3. Виды ртутных термометров

4. Устройство

5. Принцип работы

6. Измерения ртутным термометром

7. Что делать если разбился?

История изобретения

История изобретения ртутного термометра начинается в 17 веке. Первый экземпляр, который можно считать первым прототипом современного ртутного термометра, был создан итальянским ученым Санторио Санторио в начале 1600-х годов. Однако его устройство было довольно примитивным и использовало воздух в качестве рабочего тела.

Сам ртутный термометр был изобретен немецким ученым Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в 1714 году. Он использовал ртуть из-за её широкого температурного диапазона и высокой степени однородности расширения, а также ввел шкалу температур, которая сейчас известна как шкала Фаренгейта.

Ученый установил три точки на своей температурной шкале: температуру смеси льда и соли (0°F), температуру замерзания воды (32°F) и температуру человеческого тела (около 96°F в его измерениях). Эти определения позволили стандартизировать измерения температуры.

Ртутные термометры были широко использованы благодаря своей точности и надежности до конца 20 века, когда начали появляться опасения по поводу токсичности ртути и её воздействия на окружающую среду. В результате многие страны начали постепенно отказываться от использования ртутных термометров в пользу более безопасных альтернатив, таких как цифровые термометры и термометры на основе спирта.

Описание ртутного термометра

Ртутные термометры – это классические устройства для измерения температуры, которые используют ртуть в качестве рабочего вещества. Вот краткое описание их особенностей, преимуществ и недостатков:

Описание:
Ртутный термометр состоит из стеклянной колбы с узким капилляром, заполненным ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется и поднимается по капилляру, позволяя отсчитать температуру на шкале.

Особенности:

• Высокая точность: Ртутные термометры известны своей точностью и способностью измерять широкий диапазон температур.
• Долговечность: При правильном обращении они могут служить многие годы.

Преимущества:

• Не требуют батареек: Ртутные термометры не нуждаются в электропитании, что делает их удобными в использовании.
• Простота использования: Их легко читать и использовать без специального обучения.

Недостатки:

• Токсичность ртути: Ртуть является токсичным веществом, и при разбитии термометра она может представлять опасность для здоровья и окружающей среды.
• Запреты и ограничения: Во многих странах использование ртутных термометров ограничено или запрещено из-за их воздействия на здоровье и окружающую среду.

Из-за этих недостатков ртутные термометры постепенно вытесняются цифровыми и инфракрасными термометрами, которые являются более безопасными и удобными в использовании.

Виды ртутных термометров

Ртутные термометры бывают разных видов, каждый из которых предназначен для определённых задач. Вот подробное описание некоторых из них:

Клинические:

• Используются для измерения температуры тела.
• Имеют узкий диапазон измерений, обычно от 35°C до 42°C.
• Часто имеют изогнутую форму для удобства введения.

Лабораторные:

• Применяются для научных исследований и экспериментов.
• Имеют более широкий диапазон измерений по сравнению с клиническими.
• Могут быть оснащены дополнительными шкалами для повышения точности.

Промышленные:

• Используются в различных отраслях промышленности.
• Способны выдерживать экстремальные условия, такие как высокое давление и температура.
• Могут иметь защитный металлический корпус.

Метеорологические:

• Применяются для измерения температуры воздуха в метеорологии.
• Обычно имеют большую длину и защищены от прямого солнечного света.

Максимальные и минимальные:

• Регистрируют наивысшую и наименьшую температуру за определённый период.
• Часто используются в сельском хозяйстве и метеорологии.

Термометры с жидкостным столбом:

• Имеют столбик ртути, который поднимается или опускается в зависимости от температуры.
• Могут быть использованы для измерения температуры воздуха, жидкостей и твёрдых тел.

Каждый из этих термометров требует аккуратного обращения из-за токсичности ртути. В случае разбития термометра необходимо соблюдать меры предосторожности для безопасного утилизирования ртути. Сегодня всё чаще отдают предпочтение более безопасным альтернативам, таким как цифровые термометры, которые также предлагают дополнительные функции и удобство в использовании.

Устройство

Вот более подробное описание устройства ртутного термометра:

• Стеклянная колба: Основной компонент ртутного термометра — это стеклянная колба, которая обеспечивает прочную и герметичную среду для ртути.
• Капиллярная трубка: Внутри колбы находится узкая капиллярная трубка, которая соединена с резервуаром для ртути. Капиллярное действие позволяет ртути свободно подниматься и опускаться в трубке в зависимости от температуры.
• Резервуар с ртутью: В нижней части термометра находится резервуар, заполненный ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется и поднимается по капиллярной трубке.
• Шкала: На поверхности или внутри стеклянной колбы нанесена шкала, которая позволяет отсчитывать температуру. Шкала может быть в градусах Цельсия или Фаренгейта.
• Термометрическая жидкость: Ртуть, используемая в термометре, является термометрической жидкостью, которая обладает рядом свойств, делающих её идеальной для измерения температуры: она легко расширяется и сжимается, имеет высокую теплопроводность и не прилипает к стеклу.

Это классическое устройство было основным инструментом для измерения температуры на протяжении многих лет, но из-за опасности ртути и сложности утилизации разбитых термометров его использование сейчас ограничено во многих странах.

Принцип работы

Принцип работы ртутного термометра основан на физическом свойстве ртути расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Вот более подробное описание этого процесса:

Тепловое расширение ртути

Когда ртуть в резервуаре термометра подвергается воздействию тепла, она расширяется. Это связано с увеличением кинетической энергии атомов ртути, которые начинают двигаться быстрее и отталкивать друг друга, что приводит к увеличению объема.

Перемещение по капилляру

Поскольку ртуть не может выйти из герметичной стеклянной колбы, она поднимается вверх по узкой капиллярной трубке. Высота столба ртути в трубке пропорциональна температуре.

Отсчет температуры

На стеклянной колбе нанесена шкала, которая позволяет считывать температуру. Пользователь смотрит на уровень ртути и сопоставляет его с соответствующим значением на шкале.

Охлаждение и сжатие

Когда температура окружающей среды понижается, кинетическая энергия атомов ртути уменьшается, и они начинают двигаться медленнее и ближе друг к другу, что приводит к уменьшению объема ртути и её опусканию в капиллярной трубке.

Калибровка

Ртутные термометры калибруются таким образом, чтобы точно отражать изменения температуры. Это достигается путем точного измерения объема ртути и диаметра капиллярной трубки.

Физические свойства ртути

Ртуть выбрана для использования в термометрах из-за её уникальных свойств: она остается жидкой при широком диапазоне температур, имеет высокую теплопроводность и не прилипает к стеклу, что обеспечивает надежность и точность измерений.

Эти свойства делают ртуть идеальной для использования в термометрах, но из-за её токсичности и опасности для окружающей среды, современные термометры часто используют менее опасные вещества или электронные сенсоры для измерения температуры.

Как пользоваться ртутным термометром?

Использование ртутного термометра включает несколько простых шагов. Вот подробное руководство:

1. Подготовка термометра:

• Перед использованием убедитесь, что термометр чистый и сухой.
• Встряхните термометр, держа его за конец, противоположный резервуару с ртутью, чтобы ртуть опустилась ниже минимальной отметки шкалы.

2. Измерение температуры:

• Поместите кончик термометра в область измерения (например, подмышечную впадину, рот или прямую кишку).
• Удерживайте термометр на месте в течение рекомендуемого времени, обычно это 3-5 минут.
• Для получения точных результатов убедитесь, что термометр хорошо контактирует с телом и не двигается во время измерения.

3. Считывание результата:

• После измерения аккуратно достаньте термометр.
• Посмотрите на уровень ртути в капиллярной трубке и сопоставьте его с шкалой для определения температуры.
• Если трудно увидеть уровень ртути, можно направить свет на шкалу или использовать увеличительное стекло.

4. Дезинфекция термометра:

• После использования термометр необходимо очистить.
• Протрите термометр антисептическим раствором или спиртом, затем промойте водой и высушите.

5. Хранение термометра:

• Храните термометр в защитном футляре, чтобы предотвратить его повреждение.
• Держите термометр вдали от прямых солнечных лучей и источников тепла.

Важно: Ртуть является токсичным веществом, поэтому при обращении с ртутным термометром следует соблюдать осторожность. В случае разбития термометра необходимо немедленно проветрить помещение и обратиться за инструкциями по утилизации ртути к соответствующим службам.

Если разбился градусник, что делать?

Если вы разбили градусник, важно действовать быстро и осторожно, чтобы избежать воздействия ртути, которая является токсичным веществом. Вот подробная инструкция по уборке:

1. Немедленно проветрите помещение. Откройте окна и двери, чтобы обеспечить приток свежего воздуха.

2. Наденьте защитные перчатки. Это поможет защитить ваши руки от контакта с ртутью.

3. Аккуратно соберите крупные осколки стекла. Используйте плотную бумагу или картон, чтобы собрать осколки и капли ртути.

4. Используйте скотч или липкую ленту. Они помогут собрать мелкие осколки и капли ртути.

5. Не используйте пылесос. Это может распылить ртуть и увеличить её воздействие.

6. Переместите собранные осколки и ртуть в герметичный контейнер. Плотно закройте контейнер и пометьте его, чтобы избежать дальнейшего контакта.

7. Обратитесь в местные службы. Свяжитесь с местными службами по утилизации отходов для совета по утилизации ртути.