Termometru din sticlă cu mercur
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Termometrul din sticlă cu mercur este un termometru al cărui principiu de funcţionare constă in dilatarea aparentă a mercurului intr-un tub de sticlă. Gradaţiile de pe tubul de sticlă permit citirea temperaturii, proporţională cu lungimea coloanei de mercur in interiorul tubului, lungime ce variază cu temperatura. Pentru a creşte sensibilitatea, de obicei, la capătul termometrului se află un rezervor ce conţine majoritatea mercurului; dilatarea sau contractarea acestui volum de mercur este amplificată in porţiunea mult mai subţire a tubului. Spaţiul neocupat de mercur poate fi umplut cu azot sau poate fi vid
Un tip special de termometre cu mercur, denumite termometre maximale, prezintă o constricţie a tubului capilar deasupra rezervorului. Odată cu creşterea temperaturii, mercurul este impins prin aceasta constricţie de către forta de expansiune. Când temperatura scade, coloana de mercur se intrerupe in zona constricţiei, nemaiputându-se retrage in rezervor si rămânâd staţionară in tubul capilar. Observatorul poate citi astfel temperatura maximă atinsă int-o anumită perioada de timp. Pentru a a aduce termometrul in starea iniţiala, acesta trebuie scuturat. Acesta este similar din punct de vedere constructiv cu termometrul medical.
Mercurul se solidifică(îngheaţă) la -38.83 °C (-37.89 °F), deci poate fi folosit la temperaturi mai ridicate decât aceasta. Mercurul, spre deosebire de apă, nu işi mareste volumul la solidificare, deci nu va sparge tubul de sticlă, ceea ce va face greu de determinat momentul solidificării. Dacă termometrul conţine azot, gazul poate sa curgă in josul coloanei şi să fie capturat in interiorul acestei la creşterea temperaturii. Dacă se intamplă aceasta, termometrul va putea fi folosit decât după recondiţionarea de către fabricant. Pentru a evita aceste inconveniente este necesar ca toate termometrele cu mercur să fie ţinute in interior când tempertaura scade sub -37 °C (-34.6 °F). În zonele în care se aşteaptă ca temperatura maximă să nu depasească -38.83 °C (-37.89 °F) se poate utiliza un termometru conţinând un aliaj mercur-thaliu. Acesta are punctul de solidificare (îngheţ) la -61.1 °C (-78 °F).
Termometrul a fost utilizat de iniţiatorii scărilor de temperatură Fahrenheit si Celsius.
Anders Celsius a divizat scara Celsius, care a fost descrisa in publicaţia sa originile scării de temperatura Celsius în 1742.
Celsius a folosit două puncte fixe in scara sa: temperatura de topire a apei şi teperatura de fierbere a apei. Aceasta nu era o idee nouă, Isaac Newton lucrând deja cu ceva asemănător. Deosebirea era aceea că Celsius a folosit teperatura de topire a apei şi nu cea de ingheţ. Experimentele pentru o bună calibrare a termometrului s-au desfăşurat pe parcursul a două ierni. Repetând experimentul iarăşi şi iarăşi, el a descoperit că gheaţa se topeşte întotdeauna la acelaşi punct de calibrare marcat pe termometru. El a descoperit un punct similar la fierberea apei (punctul de evaporare a apei)(când această deterninare se face cu o precizie ridicată se observă o variaţie a acestui punct în funcţie de presiunea atmosferică). În momentul în care se indepărta termometrul de vapori, nivelul mercurului creştea puţin . Acest fenomen se poate explica prin răcirea rapidă (si contractarea) sticlei.
Presiunea aerului influenţează punctul de fierberea al apei. Celsius susţinea că nivelul coloanei de mercur la fierberea apei este proporţional cu inălţimea barometrului.
Când Celsius a decis să folosească propria scară de temperatură, el a ales puctul de fierbere a apei pure la 0 °C (212 °F) şi punctul de îngheţ(solidificare) la 100 °C (32 °F). Un an mai târziu Frenchman Jean Pierre Cristin a propus o versiune inversată a scării, cu punctul de îngheţ la 0 °C (32 °F) şi punctul de fierbere la 100 °C (212 °F), denumind-o Centigrad. [1].
În final, Celsius a propus o metodă de calibrare a termometrelor:
- Se introduce tubul termometrului într-un amestec de gheaţă pisată si apă pură, şi se marchează punctul unde lichidul termometric (mercurul) se stabilizează. Acest punct reprezintă punctul de îngheţ/dezgheţ al apei.
- Similar se marcheaza punctul în care mercurul se stabilizează când termometrul este tinut in vapori de apa.
- Se împarte lungimea dintre cele două puncte in 100 de diviziuni egale.
Aceste puncte sunt suficiente pentru o calibrare aproximativă, dar ambele puncte variază cu presiunea atmosferică. În zilele noastre, este folosit în schimb punctul triplu al apei (punctul triplu apare la 273.16 K, 0.01 °C).
Astăzi, termometrele din sticlă cu mercur sunt încă des folosite în meteorologie, în celelalte domenii ele devenind din ce în ce mai rar folosite, mercurul fiind permanent si foarte toxic pentru sistemul nervos, multe ţări interzicând folosirea lor in uz medical. Unii fabricanţi folosesc un aliaj lichid de galiu, indiu si tin, galinstan, ca înlocuitor al mercurului.
