เหตุใดจึงใช้ปรอทในเทอร์โมมิเตอร์

(เทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอล HS-21---คลิกที่นี่https://www.cnhealthshining.com/digital-thermometer/flexible-thermometer/flexible-thermomet.html)

วันนี้,เครื่องวัดอุณหภูมิอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุณหภูมิที่คนส่วนใหญ่เลือก มีราคาถูกและปลอดภัยกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท แต่ทำไมปรอทราคาแพงถึงต้องอยู่ในเทอร์โมมิเตอร์?

ในทำนองเดียวกันเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นหรือลดลง น้ำในหลอดแก้วขนาดเล็กจะสูงขึ้นหรือลดลง นี่คือลักษณะเทอร์โมมิเตอร์ที่ปิดสนิททุกอันrกับงานของเหลว. อย่างไรก็ตาม หากสิ่งที่อุดมสมบูรณ์และราคาถูกอย่างน้ำสามารถมีประสิทธิภาพได้เหตุใดเราจึงยืนกรานที่จะใช้สิ่งที่หายากและมีราคาแพงอย่างปรอท

เหตุผลที่ 1:ประวัติศาสตร์

หลายศตวรรษหลังจากการคิดค้นเทอร์โมมิเตอร์เครื่องแรก มนุษย์ได้เรียนรู้เกี่ยวกับอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นในขั้นต้นเทอร์โมมิเตอร์จึงกำหนดอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม เทอร์โมมิเตอร์ตัวแรกไม่ใช่เทอร์โมมิเตอร์หรือแคลอรีมิเตอร์ แต่เป็นเทอร์โมมิเตอร์เรนเจอร์ซึ่งระบุเพียงว่าอุณหภูมิสูงหรือต่ำ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้รับการปรับเทียบเป็นช่วงมาตรฐาน สามารถทำการประเมินแบบคร่าวๆ หรือคลุมเครือเท่านั้น

เทอร์โมมิเตอร์เครื่องแรกประดิษฐ์ขึ้นโดย Hero ในเมืองอเล็กซานเดรีย เขาเป็นวิศวกรทางปัญญาและถือว่าเป็นนักทดลองที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสมัยโบราณ อุปกรณ์ที่เขาออกแบบประกอบด้วยท่อเติมอากาศที่ปลายจมอยู่ในชามน้ำใบเล็กๆ เมื่อเทอร์โมมิเตอร์สัมผัสกับพื้นผิวที่ร้อนหรือเย็น อากาศจะขยายหรือหดตัว ส่งผลให้เกิดความผันผวนระหว่างอากาศกับน้ำ

แม้แต่สิ่งประดิษฐ์ของกาลิเลโอก็ยังใช้หลักการเดียวกัน อย่างไรก็ตาม สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้ไม่เพียงแต่ปราศจากขนาดเท่านั้น แต่ยังไวต่อแรงกดอากาศอีกด้วย ในการออกแบบอุปกรณ์ที่ตอบสนองต่อความร้อนเท่านั้น โจเซฟ เดลเมดิโก นักเรียนของกาลิเลโอได้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แก้วในตัวชนิดของเหลวปิดผนึกเครื่องแรก นี่เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิเครื่องแรกเนื่องจากได้รับการปรับขนาดแล้ว อย่างไรก็ตาม ของเหลวที่เขาปิดผนึกไม่ใช่น้ำ แต่เป็นแอลกอฮอล์

เหตุผลที่ 2:ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว

ที่ความดันคงที่ สสารจะขยายตัวภายใต้ความร้อน เนื่องจากความร้อนจะเพิ่มพลังงานจลน์ของอะตอม ทำให้อะตอมเคลื่อนที่อย่างรุนแรง จึงแยกออกจากกัน ปริมาณที่เพิ่มขึ้นเห็นได้ชัดในรางโลหะ ยางล้อรถ และของแข็งและของเหลวอื่นๆ เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ ปรอท และฮาโลเจน อย่างไรก็ตาม ระดับการขยายตัวของสารแต่ละชนิดจะแปรผันตามระดับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ค่าคงที่ของสสารนี้เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว

แอลกอฮอล์เป็นที่ต้องการมากกว่าน้ำด้วยเหตุผลง่ายๆ ว่ามีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่สูงกว่า แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิก็จะส่งผลให้ปริมาตรของท่อเปลี่ยนไปอย่างมาก อย่างไรก็ตาม แอลกอฮอล์มีความอ่อนไหวมาก การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพของแอลกอฮอล์ในหลอดเกือบปั่นป่วน อินเทอร์เฟซของเหลวจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ความไม่แน่นอนนี้เป็นเรื่องที่น่ากังวล เพราะเมื่อนำเทอร์โมมิเตอร์ออกจากหม้อต้มน้ำ ค่าที่อ่านได้จะเปลี่ยนเป็นอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมใหม่ทันที ทำให้ไม่สามารถวัดอุณหภูมิน้ำเดือดที่ต้องการได้

เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่น่าเชื่อถือนี้ Daniel Warrenheit นักประดิษฐ์ชาวดัตช์ได้เปลี่ยนแอลกอฮอล์เป็นปรอท ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของปรอทสูงกว่าของน้ำ ซึ่งหมายความว่าปริมาตรของปรอทจะแปรผันตามอุณหภูมิอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตามมีการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าแอลกอฮอล์เกือบหกเท่า กล่าวคือ ทุกครั้งที่อุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณแอลกอฮอล์จะเพิ่มขึ้นมากกว่าปรอทถึงหกเท่า

ซึ่งหมายความว่าปรอทจะลอยขึ้นช้ากว่าแอลกอฮอล์ในหลอดแก้วที่ปิดสนิทมาก แต่ก็หมายความว่าปรอทจะตกช้าพอๆ กันเมื่อนำเทอร์โมมิเตอร์ออกจากหม้อที่เต็มไปด้วยน้ำเดือด การอ่านค่าจะไม่ถูกรบกวนอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เทอร์โมมิเตอร์มีความน่าเชื่อถือสูง

ก่อนการประดิษฐ์ เทอร์โมมิเตอร์มีลักษณะเฉพาะและค่าที่อ่านได้ไม่เป็นไปตามมาตราส่วนมาตรฐานใดๆ อย่างไรก็ตาม Warrenheit ให้ค่าการอ่านที่หลากหลายซึ่งนำไปใช้กับเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอททั้งหมดที่ผลิตขึ้น และในที่สุดก็ใช้กับเทอร์โมมิเตอร์ทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ยุ่งยากมากนัก เนื่องจากเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทเกือบทั้งหมดผลิตโดย Warren Height เอง ต่อมามาตราส่วนเปลี่ยนไปเล็กน้อย และปัจจุบันเทอร์โมมิเตอร์เรียกว่าฟาเรนไฮต์เทอร์โมมิเตอร์

เหตุผลที่ 3:ตัวอย่างของการใช้แอลกอฮอล์ที่ดีขึ้น

การแพ้แอลกอฮอล์สามารถชดเชยได้ด้วยข้อดีของมัน เมื่อเทียบกับสารปรอทแล้ว แอลกอฮอล์มีราคาถูกกว่ามาก หายากน้อยกว่า และไม่เป็นพิษ หากเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทเสียหาย ห้องปฏิบัติการอาจต้องปิดตายเป็นเวลาหลายชั่วโมง เนื่องจากการสูดดมสารปรอทอาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรงได้ แอลกอฮอล์ไม่มีภัยคุกคามดังกล่าว

ที่สำคัญกว่านั้น จุดเยือกแข็งของปรอทคือ - 40 C และจุดเยือกแข็งของแอลกอฮอล์คือ - 115 C ซึ่งหมายความว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทไม่สามารถวัดอุณหภูมิ - 40 C ได้ ดังนั้น ไม่สามารถใช้บ่อยในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์หรืออุตสาหกรรมการผลิตเทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวด

แต่แอลกอฮอล์ไม่มีสี ซึ่งบังคับให้ผู้ผลิตต้องเติมสีเทียมลงในแอลกอฮอล์เพื่อให้มองเห็นได้ นอกจากนี้ แม้ว่าแอลกอฮอล์จะวัดอุณหภูมิได้ต่ำมาก แต่ก็ไม่สามารถวัดอุณหภูมิที่สูงกว่า 78.37 C ได้ เพราะนี่คือจุดเดือดของแอลกอฮอล์ เมื่อเทียบกับจุดเดือดของปรอทที่ 356.7 องศาเซลเซียส ถือว่าต่ำอย่างน่าสมเพช

แม้ว่าจะไม่สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติที่หายาก มีราคาแพง และเป็นพิษของสารปรอทได้ แต่เรายังสามารถทะลุขีดจำกัดของอุณหภูมิได้ เพื่อเพิ่มจุดเดือดให้สูงขึ้น ปรอทมักถูกปิดผนึกด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจน ก๊าซเฉื่อยจะเพิ่มความดันของปรอทที่เป็นของเหลว ซึ่งจะเพิ่มจุดเดือดของมันต่อไป

นอกจากนี้เรายังสามารถลดจุดเยือกแข็งได้ด้วยการรวมเข้ากับแทลเลียม เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท-แทลเลียมรุ่นใหม่เหล่านี้สามารถวัดอุณหภูมิได้ - 62 องศาเซลเซียส เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทถือเป็นหนึ่งในเทอร์โมมิเตอร์ที่มีความแม่นยำที่สุด แม้จะมีข้อบกพร่องเล็กน้อยก็ตาม

ทุกวันนี้

แทนที่จะใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทซึ่งให้ค่าที่แม่นยำแต่อ่านลำบากกว่า ปัจจุบันผู้คนใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอิเล็กทรอนิกส์มีความสะดวก รวดเร็ว และปลอดภัยมากกว่า เทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์มีหลากหลายรูปแบบ ได้แก่ปลายแข็ง, ปลายอ่อนและกันน้ำรุ่นที่สามารถตอบสนองความต้องการของคนกลุ่มต่างๆ

ริชาร์ด

ผู้จัดการฝ่ายขาย

Hangzhou Health Shining Electronic Technology Co., Ltd.

tao@hzhealthshining.com

วีแชท/วอตส์แอพ: 008618658896852

www.cnhealthshining.com/www.hzhealthshining.com