Miért használnak higanyt a hőmérőkben?

(digitális hőmérő, HS-21---kattints idehttps://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomete.html)

Ma,elektronikus hőmérőka legtöbb ember számára a választott hőmérséklet. Olcsóbbak és biztonságosabbak, mint a higanyos hőmérők. De miért kell drága higanynak lennie a hőmérőben?

Hasonlóképpen, amikor a hőmérséklet emelkedik vagy csökken, a kis üvegcsőben lévő víz emelkedik vagy leesik. Így van minden lezárt hőmérőrfolyékony munkákkal. Ha azonban valami olyan gazdag és olcsó dolog, mint a víz, olyan hatékony lehet,miért ragaszkodunk valami olyan ritka és drága dolog használatához, mint a higany?

1. ok:Történelem

Évszázadokkal az első hőmérő feltalálása után az emberek megismerték a termodinamikai hőmérsékleteket. Ezért kezdetben a hőmérő határozta meg a hőmérsékletet. Az első hőmérő azonban nem hőmérő vagy kaloriméter, hanem egy hőmérő, amely csak azt jelzi, hogy magas vagy alacsony a hőmérséklet. Ezek az eszközök nem szabványos tartományra vannak kalibrálva, csak durva vagy homályos értékeléseket tudnak készíteni.

Az első hőmérőt Hero találta fel Alexandriában. Szellemi mérnök volt, és az ókorban a legnagyobb kísérletezőnek tartották. Az általa tervezett eszköz egy levegővel töltött csőből állt, amelynek végét egy kis tál vízbe merítették. Amikor a hőmérő megérinti a forró vagy hideg felületet, a levegő kitágul vagy zsugorodik, ami a levegő-víz határfelület ingadozását eredményezi.

Még Galilei találmánya is ugyanezt az elvet követte. Ezek a találmányok azonban nemcsak vízkőmentesek, hanem légnyomásra is érzékenyek. A csak hőre reagáló készülék megtervezéséhez a Galileo tanítványa, Joseph Delmedigo feltalálta az első zárt folyékony beépített üveghőmérőt. Ez az első hőmérő, mert skálázott. Az általa lezárt folyadék azonban nem víz volt, hanem alkohol.

2. ok:Tágulási együttható

Állandó nyomáson az anyag hevítés hatására kitágul, mert a hő növeli az atomok mozgási energiáját, heves mozgást okozva, így elválik egymástól. A térfogatnövekedés nyilvánvaló fémsínek, gumiabroncsok és egyéb szilárd anyagok és folyadékok, például víz, alkohol, higany és halogén esetében. Az egyes anyagok tágulási foka azonban a hőmérséklet-emelkedés minden fokával változik. Ezt az anyagállandót tágulási együtthatónak nevezzük.

Az alkoholt részesítik előnyben, mint a vizet, azon egyszerű okból, hogy nagyobb a tágulási együtthatója. Már egy kis hőmérséklet-változás is drasztikus változást eredményez a cső térfogatában. Az alkohol azonban annyira érzékeny, hogy ezek a változások szinte turbulens alkoholteljesítményhez vezethetnek a csőben. A folyadék felülete a hőmérséklet enyhe változásával megváltozik. Ez a kiszámíthatatlanság aggasztó, mert amikor a hőmérőt kivesszük egy fazék forrásban lévő vízből, a leolvasott értékek azonnal az új környezet hőmérsékletére változnak, nem tudják megmérni a kívánt forrásban lévő víz hőmérsékletét.

A megbízhatatlanság elkerülése érdekében Daniel Warrenheit holland feltaláló az alkoholt higannyal cserélte le. A higany tágulási együtthatója nagyobb, mint a vízé, ami azt jelenti, hogy a higany térfogata nyilvánvalóbban változik a hőmérséklet függvényében. Ez azonban csaknem hatszor kevésbé változik, mint az alkohol. Ez azt jelenti, hogy minden alkalommal, amikor a hőmérséklet emelkedik, az alkohol térfogata hatszor nagyobbra nő, mint a higanyé.

Ez azt jelenti, hogy a higany sokkal lassabban emelkedik fel, mint az alkohol a lezárt üvegcsövekben, de ez azt is jelenti, hogy a higany olyan lassan esik, mint amikor a hőmérőt kivesszük a forró vízzel teli edényből. Leolvasása gyakorlatilag zavartalan lesz, így a hőmérő nagyon megbízható.

A találmány előtt a hőmérők egyediek voltak, és leolvasásuk nem felelt meg semmilyen szabványos skálának. A Warrenheit azonban egy sor mérési adatot biztosított, amelyet az összes gyártott higanyhőmérőre, és végül az összes hőmérőre alkalmaztak. Ez az átalakítás nem túl nehézkes, mert szinte az összes higanyos hőmérőt maga Warren Height készíti. Később a skála kissé megváltozott, és most a hőmérőt Fahrenheit hőmérőnek hívják.

3. ok:Példák az alkohol jobb használatára

Az alkoholos túlérzékenységet az előnyökkel lehet kompenzálni. A higanyhoz képest az alkohol sokkal olcsóbb, kevésbé ritka és nem mérgező. Ha a higanyhőmérő megsérül, előfordulhat, hogy a laboratóriumot több órára le kell zárni, mert a higany belélegzése súlyos egészségügyi problémákat okozhat. Az alkoholnak nincs ilyen veszélye.

Ennél is fontosabb, hogy a higany fagyáspontja - 40 C, az alkoholé pedig - 115 C. Ez azt jelenti, hogy a higanyhőmérő nem képes - 40 C hőmérsékletet mérni, ezért nem gyakran használható tudományos laboratóriumokban vagy szupravezető technológiát gyártó iparban.

Az alkohol azonban színtelen, ami arra kényszeríti a gyártókat, hogy mesterséges színezéket adjanak az alkoholhoz, hogy láthatóvá tegyék. Ráadásul, bár az alkohol nagyon alacsony hőmérsékletet tud mérni, 78,37 C feletti hőmérsékletet nem, mert ez az alkohol forráspontja. A higany 356,7 Celsius fokos forráspontjához képest szánalmasan alacsony.

Bár a higany ritka, drága és mérgező tulajdonságait nem lehet megváltoztatni, mégis átléphetjük hőmérsékleti határát. Forráspontjának további növelése érdekében a higanyt általában inert gázokkal, például nitrogénnel zárják le. Az inert gázok növelik a folyékony higany nyomását, ami tovább növeli annak forráspontját.

Fagyáspontját is csökkenthetjük, ha talliummal kombináljuk. Ezek az új higany-tallium hőmérők már - 62 Celsius-fok hőmérsékletét is képesek mérni. A higanyos hőmérőt apró hibái ellenére az egyik legpontosabb elérhető hőmérőnek tartják.

Manapság

A pontos, de zavaróbb mérést adó higanyhőmérők helyett ma már elektronikus hőmérőket használnak. Az elektronikus hőmérők kényelmesebbek, gyorsabbak és biztonságosabbak. Az elektronikus hőmérők többféle stílusban kaphatók, beleértvekeményhegyű, puha hegyűésvízállóváltozatok, amelyek megfelelnek a különböző embercsoportok igényeinek.

Richard

Értékesítési vezető

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co., Ltd.

tao@hzhealthshining.com

wechat/whatsapp: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com