لماذا يستخدم الزئبق في موازين الحرارة؟

(مقياس حرارة رقمي ، HS {0}}انقر هناhttps://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomete.html)

اليوم،موازين الحرارة الإلكترونيةهي درجة الحرارة المفضلة لمعظم الناس. إنها أرخص وأكثر أمانًا من موازين الحرارة الزئبقية. ولكن لماذا يجب أن يكون الزئبق الباهظ الثمن في ميزان الحرارة؟

وبالمثل ، عندما ترتفع درجة الحرارة أو تنخفض ، يرتفع الماء الموجود في أنبوب زجاجي صغير أو ينخفض. هذه هي الطريقة التي يتم بها كل ميزان حراري مختومrمع الأعمال السائلة. ومع ذلك ، إذا كان هناك شيء غني ورخيص مثل الماء يمكن أن يكون فعالًا جدًا ،لماذا نصر على استخدام شيء نادر وباهظ الثمن مثل الزئبق؟

السبب الأول:تاريخ

بعد قرون من اختراع مقياس الحرارة الأول ، تعلم البشر عن درجات الحرارة الديناميكية الحرارية. لذلك ، حدد مقياس الحرارة في البداية درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإن مقياس الحرارة الأول ليس مقياس حرارة أو مقياس حرارة ، ولكنه مقياس حرارة يشير فقط إلى ما إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة أم منخفضة. لم تتم معايرة هذه الأجهزة لنطاق قياسي ، يمكنها فقط إجراء تقييمات تقريبية أو غامضة.

اخترع Hero أول ترمومتر في الإسكندرية. كان مهندسًا فكريًا ويعتبر أعظم مجرب في العصور القديمة. يتكون الجهاز الذي صممه من أنبوب مملوء بالهواء غُمرت نهايته في وعاء صغير من الماء. عندما يلامس مقياس الحرارة السطح الساخن أو البارد ، يتمدد الهواء أو يتقلص ، مما يؤدي إلى تذبذب واجهة الهواء والماء.

حتى اختراع جاليليو اتبع نفس المبدأ. ومع ذلك ، فإن هذه الاختراعات ليست فقط خالية من المقاييس ، ولكنها أيضًا حساسة لضغط الهواء. لتصميم جهاز يستجيب للحرارة فقط ، اخترع طالب Galileo Joseph Delmedigo أول مقياس حرارة زجاجي سائل مختوم. هذا هو أول مقياس حرارة لأنه تم تحجيمه. ومع ذلك ، فإن السائل الذي أغلقه لم يكن ماءً ، بل كحولًا.

السبب الثاني:معامل التمدد

عند الضغط المستمر ، تتمدد المادة تحت التسخين ، لأن الحرارة تزيد من الطاقة الحركية للذرات ، مما يجعلها تتحرك بعنف ، وبالتالي تفصلها عن بعضها البعض. تتجلى الزيادة في الحجم في القضبان المعدنية والإطارات المطاطية والمواد الصلبة والسوائل الأخرى مثل الماء والكحول والزئبق والهالوجين. ومع ذلك ، فإن درجة تمدد كل مادة تختلف مع كل درجة من ارتفاع درجة الحرارة. يسمى ثابت المادة هذا بمعامل التمدد.

يُفضل الكحول على الماء لسبب بسيط هو أنه يحتوي على معامل تمدد أعلى. حتى التغيير الطفيف في درجة الحرارة سيؤدي إلى تغيير جذري في حجم الأنبوب. ومع ذلك ، فإن الكحول حساس للغاية لدرجة أن هذه التغييرات يمكن أن تؤدي إلى أداء كحول مضطرب تقريبًا في الأنبوب. ستتغير واجهة السائل مع تغير طفيف في درجة الحرارة. هذا عدم القدرة على التنبؤ مثير للقلق ، لأنه عند إزالة مقياس الحرارة من وعاء من الماء المغلي ، تتغير القراءات على الفور إلى درجة حرارة البيئة الجديدة ، غير قادر على قياس درجة حرارة الماء المغلي المطلوبة.

لتجنب هذا عدم الموثوقية ، استبدل المخترع الهولندي دانيال وارينهايت الكحول بالزئبق. معامل التمدد للزئبق أعلى من معامل التمدد في الماء ، مما يعني أن حجم الزئبق يختلف بشكل أوضح مع درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإنه يتغير ست مرات أقل من الكحول. وهذا يعني أنه في كل مرة ترتفع فيها درجة الحرارة ، يرتفع حجم الكحول ستة أضعاف حجم الزئبق.

هذا يعني أن الزئبق يرتفع بشكل أبطأ بكثير من ارتفاع الكحول في الأنابيب الزجاجية المغلقة ، ولكن هذا يعني أيضًا أن الزئبق ينخفض ​​ببطء كما يحدث عند إزالة مقياس الحرارة من وعاء مملوء بالماء المغلي. ستكون قراءاته غير مضطربة بشكل فعال ، مما يجعل مقياس الحرارة موثوقًا للغاية.

قبل الاختراع ، كانت موازين الحرارة فريدة ولم تتوافق قراءاتها مع أي مقياس معياري. ومع ذلك ، قدم Warrenheit مجموعة من القراءات التي تم تطبيقها على جميع موازين الحرارة الزئبقية المصنعة وفي النهاية على جميع موازين الحرارة. هذا التحول ليس مرهقًا للغاية ، لأن جميع موازين الحرارة الزئبقية تقريبًا صنعها وارين هايت نفسه. في وقت لاحق ، تغير المقياس قليلاً ، والآن يسمى مقياس الحرارة مقياس حرارة فهرنهايت.

السبب 3:أمثلة على الاستخدام الأفضل للكحول

يمكن تعويض فرط الحساسية للكحول بمزاياها. بالمقارنة مع الزئبق ، يعتبر الكحول أرخص بكثير وأقل ندرة وغير سام. في حالة تلف مقياس الحرارة الزئبقي ، قد يحتاج المختبر إلى الإغلاق لعدة ساعات لأن استنشاق الزئبق يمكن أن يسبب مشاكل صحية خطيرة. الكحول لا يوجد لديه مثل هذا التهديد.

والأهم من ذلك ، أن درجة تجمد الزئبق هي - 40 درجة مئوية ، ونقطة تجمد الكحول هي - 115 ج. وهذا يعني أن ترمومتر الزئبق لا يمكنه قياس درجة حرارة - 40 درجة مئوية ، لذلك لا يمكن استخدامها في كثير من الأحيان في المختبرات العلمية أو صناعة تصنيع التكنولوجيا فائقة التوصيل.

لكن الكحول عديم اللون ، مما يجبر الشركات المصنعة على إضافة أصباغ صناعية إلى الكحول لجعله مرئيًا. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الكحول يمكن أن يقيس درجات حرارة منخفضة جدًا ، إلا أنه لا يمكنه قياس درجات الحرارة فوق 78.37 درجة مئوية ، لأن هذه هي نقطة غليان الكحول. بالمقارنة مع درجة غليان الزئبق عند 356.7 درجة مئوية ، فهي منخفضة بشكل مثير للشفقة.

على الرغم من أن خصائص الزئبق النادرة والمكلفة والسامة لا يمكن تغييرها ، فلا يزال بإمكاننا اختراق الحد الأقصى لدرجة الحرارة. لزيادة تعزيز نقطة غليانه ، عادة ما يتم ختم الزئبق بغازات خاملة ، مثل النيتروجين. تزيد الغازات الخاملة من الضغط على الزئبق السائل ، مما يزيد من درجة غليانه.

يمكننا أيضًا تقليل نقطة التجمد من خلال دمجها مع الثاليوم. أصبحت موازين الحرارة الجديدة من الزئبق والثاليوم قادرة الآن على قياس درجات حرارة تبلغ - 62 درجة مئوية. يعتبر مقياس الحرارة الزئبقي من أدق موازين الحرارة المتاحة ، على الرغم من عيوبه الصغيرة.

في الوقت الحاضر

بدلاً من موازين الحرارة الزئبقية ، التي تعطي قراءات دقيقة ولكنها أكثر إزعاجًا ، يستخدم الناس الآن موازين الحرارة الإلكترونية. موازين الحرارة الإلكترونية أكثر ملاءمة وسرعة وأمانًا. تأتي موازين الحرارة الإلكترونية في مجموعة متنوعة من الأساليب ، بما في ذلكمن الصعب التلميح, طرف ناعموضد للماءالإصدارات التي يمكن أن تلبي احتياجات مجموعات مختلفة من الناس.

ريتشارد

مدير المبيعات

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co.، Ltd.

tao@hzhealthshining.com

wechat / whatsapp: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com