Miksi elohopeaa käytetään lämpömittareissa?

(digitaalinen lämpömittari, HS-21---Klikkaa tästähttps://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomete.html)

Tänään,elektroniset lämpömittaritovat useimpien ihmisten valitsema lämpötila. Ne ovat halvempia ja turvallisempia kuin elohopealämpömittarit. Mutta miksi kalliin elohopean täytyy olla lämpömittarissa?

Vastaavasti, kun lämpötila nousee tai laskee, pienessä lasiputkessa oleva vesi nousee tai laskee. Näin jokainen sinetöity lämpömittarirnestemäisten teosten kanssa. Kuitenkin, jos jokin niin rikas ja halpa kuin vesi voi olla niin tehokasta,miksi vaadimme jotain niin harvinaista ja kallista kuin elohopea?

Syy 1:Historia

Vuosisatoja ensimmäisen lämpömittarin keksimisen jälkeen ihmiset oppivat termodynaamisista lämpötiloista. Siksi lämpömittari määritti aluksi lämpötilan. Ensimmäinen lämpömittari ei kuitenkaan ole lämpömittari tai kalorimetri, vaan lämpömittari, joka osoittaa vain, onko lämpötila korkea vai matala. Näitä laitteita ei ole kalibroitu vakioalueelle, ne voivat tehdä vain karkeita tai epämääräisiä arvioita.

Hero keksi ensimmäisen lämpömittarin Aleksandriassa. Hän oli älyllinen insinööri, ja häntä pidettiin muinaisina aikoina suurimpana kokeilijana. Hänen suunnittelemansa laite koostui ilmatäytteisestä putkesta, jonka pää oli upotettu pieneen vesikulhoon. Kun lämpömittari koskettaa kuumaa tai kylmää pintaa, ilma laajenee tai kutistuu, mikä johtaa ilman ja veden välisen rajapinnan vaihteluun.

Jopa Galileon keksintö noudatti samaa periaatetta. Nämä keksinnöt eivät kuitenkaan ole vain hilseilemättömiä, vaan myös herkkiä ilmanpaineelle. Suunnitellakseen laitteen, joka reagoi vain lämpöön, Galileon opiskelija Joseph Delmedigo keksi ensimmäisen suljetun nestemäisen sisäänrakennetun lasilämpömittarin. Tämä on ensimmäinen lämpömittari, koska se on skaalattu. Hänen sulkemansa neste ei kuitenkaan ollut vettä, vaan alkoholia.

Syy 2:Laajenemiskerroin

Jatkuvassa paineessa aine laajenee kuumennettaessa, koska lämpö lisää atomien liike-energiaa, jolloin ne liikkuvat kiivaasti ja erottavat ne toisistaan. Tilavuuden kasvu näkyy selvästi metallikiskoissa, kumirenkaissa ja muissa kiinteissä aineissa ja nesteissä, kuten vedessä, alkoholissa, elohopeassa ja halogeenissa. Kuitenkin kunkin aineen laajenemisaste vaihtelee kunkin lämpötilan nousun mukaan. Tätä aineen vakiota kutsutaan laajenemiskertoimeksi.

Alkoholi on parempi kuin vesi siitä yksinkertaisesta syystä, että sillä on korkeampi paisumiskerroin. Pienikin lämpötilan muutos johtaa jyrkästi putken tilavuuteen. Alkoholi on kuitenkin niin herkkä, että nämä muutokset voivat johtaa lähes turbulenttiseen alkoholin suorituskykyyn putkessa. Nesteen rajapinta muuttuu pienellä lämpötilan muutoksella. Tämä arvaamattomuus on huolestuttavaa, sillä kun lämpömittari otetaan pois kattilasta kiehuvassa vedessä, lukemat muuttuvat välittömästi uuden ympäristön lämpötilaan, ei pysty mittaamaan haluttua kiehuvan veden lämpötilaa.

Tämän epäluotettavuuden välttämiseksi hollantilainen keksijä Daniel Warrenheit korvasi alkoholin elohopealla. Elohopean laajenemiskerroin on suurempi kuin veden, mikä tarkoittaa, että elohopean tilavuus vaihtelee selvemmin lämpötilan mukaan. Se kuitenkin muuttuu lähes kuusi kertaa vähemmän kuin alkoholi. Toisin sanoen joka kerta kun lämpötila nousee, alkoholin tilavuus nousee kuusi kertaa enemmän kuin elohopean tilavuus.

Tämä tarkoittaa, että elohopea kohoaa paljon hitaammin kuin alkoholi suljetuissa lasiputkissa, mutta se tarkoittaa myös sitä, että elohopea putoaa yhtä hitaasti kuin silloin, kun lämpömittari otetaan pois kiehuvalla vedellä täytetystä kattilasta. Sen lukemat ovat tehokkaasti häiriöttömät, mikä tekee lämpömittarista erittäin luotettavan.

Ennen keksintöä lämpömittarit olivat ainutlaatuisia ja niiden lukemat eivät vastanneet mitään standardoitua asteikkoa. Warrenheit tarjosi kuitenkin lukualueen, jota sovellettiin kaikkiin valmistettuihin elohopealämpömitareihin ja lopulta kaikkiin lämpömittareihin. Tämä muutos ei ole kovin hankala, koska lähes kaikki elohopealämpömittarit on Warren Heightin itsensä valmistama. Myöhemmin asteikko muuttui hieman, ja nyt lämpömittaria kutsutaan Fahrenheit-lämpömittariksi.

Syy 3:Esimerkkejä paremmasta alkoholin käytöstä

Alkoholin yliherkkyyttä voidaan kompensoida sen eduilla. Elohopeaan verrattuna alkoholi on paljon halvempaa, vähemmän harvinaista ja myrkytöntä. Jos elohopean lämpömittari vaurioituu, laboratorio on ehkä suljettava useiksi tunteiksi, koska elohopean hengittäminen voi aiheuttaa vakavia terveysongelmia. Alkoholilla ei ole sellaista uhkaa.

Vielä tärkeämpää on, että elohopean jäätymispiste on - 40 C ja alkoholin jäätymispiste on - 115 C. Tämä tarkoittaa, että elohopean lämpömittari ei pysty mittaamaan - 40 C:n lämpötilaa, joten se ei voida usein käyttää tieteellisissä laboratorioissa tai suprajohtavan teknologian valmistusteollisuudessa.

Mutta alkoholi on väritöntä, mikä pakottaa valmistajat lisäämään keinotekoisia väriaineita alkoholiin, jotta se näkyy. Lisäksi vaikka alkoholilla voidaan mitata hyvin alhaisia ​​lämpötiloja, se ei voi mitata yli 78,37 C:n lämpötiloja, koska tämä on alkoholin kiehumispiste. Elohopean kiehumispisteeseen verrattuna 356,7 celsiusastetta se on säälittävän alhainen.

Vaikka elohopean harvinaisia, kalliita ja myrkyllisiä ominaisuuksia ei voida muuttaa, voimme silti rikkoa sen lämpötilarajan. Elohopean kiehumispisteen nostamiseksi edelleen se suljetaan yleensä inertillä kaasulla, kuten typellä. Inertit kaasut lisäävät nestemäisen elohopean painetta, mikä nostaa entisestään sen kiehumispistettä.

Voimme myös alentaa sen jäätymispistettä yhdistämällä sen talliumin kanssa. Nämä uudet elohopea-talliumlämpömittarit pystyvät nyt mittaamaan - 62 celsiusasteen lämpötiloja. Elohopealämpömittaria pidetään yhtenä tarkimmista saatavilla olevista lämpömittareista pienistä puutteistaan ​​huolimatta.

Nykyään

Elohopealämpömittareiden sijaan, jotka antavat tarkkoja, mutta hankalampia lukemia, ihmiset käyttävät nykyään elektronisia lämpömittareita. Elektroniset lämpömittarit ovat kätevämpiä, nopeampia ja turvallisempia. Elektronisia lämpömittareita on useita tyylejä, mukaan lukienkova kärki, pehmeä kärkijavedenkestäväversiot, jotka voivat vastata eri ihmisryhmien tarpeisiin.

Richard

Myyntipäällikkö

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co., Ltd.

tao@hzhealthshining.com

wechat/whatsapp: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com