Kviksølv-i-glas termometer -Mercury-in-glass thermometer
Kviksølv - i-glas- eller kviksølvtermometeret blev opfundet af fysikeren Daniel Gabriel Fahrenheit i Amsterdam (1714). Den består af en pære indeholdende kviksølv fastgjort til et glasrør med smal diameter; volumenet af kviksølv i røret er meget mindre end volumenet i pæren. Mængden af kviksølv ændrer sig lidt med temperaturen; den lille ændring i volumen driver den smalle kviksølvsøjle et relativt langt stykke op i røret. Rummet over kviksølvet kan være fyldt med nitrogengas , eller det kan være ved mindre end atmosfærisk tryk , et partielt vakuum .
For at kalibrere termometeret er pæren lavet til at nå termisk ligevægt med en temperaturstandard såsom en is/vand blanding, og derefter med en anden standard såsom vand/damp, og røret deles i regelmæssige intervaller mellem de faste punkter. . I princippet kan termometre lavet af forskellige materialer (f.eks. farvede alkoholtermometre ) forventes at give forskellige mellemværdier på grund af forskellige ekspansionsegenskaber; i praksis er de anvendte stoffer valgt til at have rimelig lineære ekspansionskarakteristika som funktion af termodynamisk temperatur , og giver således lignende resultater.
I de første årtier af det 18. århundrede i den hollandske republik gjorde Daniel Fahrenheit to revolutionære gennembrud i termometriens historie . Han opfandt kviksølv-i-glas-termometeret (første meget anvendte, nøjagtige, praktiske termometer) og Fahrenheit-skalaen (første standardiserede temperaturskala, der blev brugt i vid udstrækning). Anvendelsen af kviksølv (1714) og Fahrenheit-skalaen (1724) til væske-i-glas-termometre indledte en ny æra af nøjagtighed og præcision inden for termometri , og blev i 1966 betragtet som et af de mest nøjagtige termometre på markedet.
Historie
Termometeret blev brugt af ophavsmændene til Fahrenheit- og Celsius- skalaerne.
Anders Celsius , en svensk videnskabsmand, udtænkte Celsius-skalaen, som blev beskrevet i hans publikation Oprindelsen af Celsius-temperaturskalaen i 1742.
Til at definere sin skala brugte Celsius to faste temperaturpunkter: temperaturen på smeltende is og temperaturen på kogende vand, begge under atmosfærisk tryk af standardatmosfæren . Dette var ikke en ny idé, da Isaac Newton allerede arbejdede på noget lignende. Forskellen på Celsius var at bruge betingelsen om smeltning og ikke at fryse. Forsøgene for at nå en god kalibrering af sit termometer varede i 2 vintre. Ved at udføre det samme eksperiment igen og igen, opdagede han, at is altid smeltede ved det samme kalibreringsmærke på termometeret. Han fandt et lignende fast punkt i kalibreringen af kogende vand til vanddamp (når dette gøres med høj præcision, vil en variation ses med atmosfærisk tryk; Celsius bemærkede dette). I det øjeblik han fjernede termometeret fra dampen, steg kviksølvniveauet en smule. Dette var relateret til den hurtige afkøling (og sammentrækning) af glasset.
Da Celsius besluttede at bruge sin egen temperaturskala, definerede han oprindeligt sin skala "på hovedet", dvs. han valgte at indstille kogepunktet for rent vand til 0 °C (212 °F) og frysepunktet til 100 °C ( 32 °F). Et år senere foreslog franske Jean-Pierre Christin at vende skalaen med frysepunktet ved 0 °C (32 °F) og kogepunktet ved 100 °C (212 °F). Han kaldte den Celsius (100 trin).
Endelig foreslog Celsius en metode til at kalibrere et termometer:
- Placer termometerets cylinder i smeltende is lavet af rent vand og marker det punkt, hvor væsken i termometeret stabiliserer sig. Dette punkt er fryse-/tøpunktet for vand.
- Markér på samme måde det punkt, hvor væsken stabiliserer sig, når termometeret placeres i kogende vanddamp.
- Del længden mellem de to mærker i 100 lige store dele.
Disse punkter er tilstrækkelige til omtrentlig kalibrering, men både fryse- og kogepunkter for vand varierer med atmosfærisk tryk. Senere termometre, der brugte en anden væske end kviksølv, gav også lidt anderledes temperaturaflæsninger. I praksis var disse variationer meget små og forblev tæt på den termodynamiske temperatur, når sidstnævnte blev opdaget. Disse spørgsmål blev undersøgt eksperimentelt med gastermometeret . Indtil opdagelsen af ægte termodynamisk temperatur, definerede kviksølvtermometeret normalt temperaturen.
Moderne termometre kalibreres ofte ved at bruge vandets tredobbelte punkt i stedet for frysepunktet; tredobbeltpunktet forekommer ved 273,16 kelvin (K), 0,01 °C.
Maksimalt termometer
En speciel slags kviksølv-i-glas termometer, kaldet et maksimum termometer, fungerer ved at have en indsnævring i halsen tæt på pæren. Når temperaturen stiger, presses kviksølvet op gennem indsnævringen af ekspansionskraften. Når temperaturen falder, knækker kviksølvsøjlen ved indsnævringen og kan ikke vende tilbage til pæren og forbliver dermed stationær i røret. Observatøren kan derefter aflæse den maksimale temperatur over det indstillede tidsrum. For at nulstille termometeret skal det svinges kraftigt. Dette design bruges i den traditionelle type medicinsk termometer .
Maksimum minimum termometer
Et maksimalt minimumstermometer, også kendt som Six's termometer , er et termometer, som registrerer de maksimale og minimumstemperaturer, der nås over en periode, typisk 24 timer. Det originale design indeholder kviksølv, men udelukkende som en måde at angive placeringen af en alkoholsøjle, hvis ekspansion angiver temperaturen; det er ikke et termometer, der drives af kviksølvs ekspansion; kviksølvfrie versioner er tilgængelige.
Fysiske egenskaber
Kviksølvtermometre dækker et bredt temperaturområde fra -37 til 356 °C (-35 til 673 °F); instrumentets øvre temperaturområde kan udvides gennem indføring af en inert gas såsom nitrogen. Denne introduktion af en inert gas øger trykket på det flydende kviksølv, og derfor øges dets kogepunkt, dette i kombination med udskiftning af Pyrex -glasset med smeltet kvarts gør det muligt at udvide det øvre temperaturområde til 800 °C (1.470 °F).
Kviksølv kan ikke bruges under den temperatur, hvor det bliver fast , -38,83 °C (-37,89 °F). Hvis termometeret indeholder nitrogen, kan gassen strømme ned i kolonnen, når kviksølvet størkner, og blive fanget der, når temperaturen stiger, hvilket gør termometeret ubrugeligt, indtil det returneres til fabrikken til renovering. For at undgå dette kræver nogle vejrtjenester, at alle kviksølv-i-glas-termometre bringes indendørs, når temperaturen falder til -37 °C (-35 °F).
For at måle lavere meteorologiske temperaturer kan der anvendes et termometer indeholdende en kviksølvthalliumlegering , som ikke størkner, før temperaturen falder til -61,1 °C (-78,0 °F) .
Udfase
Fra 2012 bruges mange kviksølv-i-glas termometre i meteorologi ; de bliver dog mere og mere sjældne til andre formål, da mange lande har forbudt dem til medicinsk brug på grund af kviksølvs toksicitet. Nogle producenter bruger galinstan , en flydende legering af gallium , indium og tin , som erstatning for kviksølv.
Det typiske "febertermometer" indeholder mellem 0,5 og 3 g (0,28 og 1,69 drachms ) elementært kviksølv. At sluge denne mængde kviksølv ville udgøre en lille fare, men indånding af dampen kan føre til helbredsproblemer.
Liste over lande med regler eller anbefalinger om kviksølvtermometre
Argentina
I februar 2009 instruerede det argentinske sundhedsministerium ved resolution 139/09 om, at alle sundhedscentre og hospitaler skulle købe kviksølvfrie termometre og blodtryksmålere og opfordrede tandlæger , medicinske teknikere og miljøsundhedsspecialister til at begynde at fjerne dette toksin. Fra 2020 var kviksølvtermometre stadig til salg til offentligheden på apoteker .
Østrig
Der var en frivillig tilbagetagelsesaktion for termometre indeholdende kviksølv baseret på Federal Waste Management Plan 2006 og udført i tæt samarbejde mellem det østrigske farmaceutkammer (Österreichische Apothekerkammer), det føderale miljøministerium , en privat affaldshåndteringsvirksomhed, en producent af elektroniske termometre og en farmaceutisk distributør. Bortskaffelsesfirmaet forsynede hvert apotek (ca. 1.200) med en indsamlingsbeholder og dækkede udgifterne til bortskaffelse. Lægemiddeldistributøren dækkede de logistiske omkostninger til distributionen af termometrene. Apotekerne accepterede en refusion på kun 0,50 Euro pr. termometer for håndtering (hvilket er langt under deres normale margen). Leverandøren leverede termometrene til nedsat pris. Forbundsministeriet støttede hvert solgte termometer (dækkede omkring 30 % af de direkte omkostninger) og annoncerede projektet. I afhentningsperioden kunne forbrugerne medbringe et kviksølvtermometer og købe et elektronisk termometer til en tilskudspris på 1 Euro. Mellem oktober 2007 og januar 2008 blev der solgt omkring 465.000 elektroniske termometre, og omkring en million kviksølvtermometre (tilsammen indeholdt omkring 1 ton kviksølv) blev indsamlet.
Filippinerne
I henhold til det filippinske sundhedsministeriums administrative bekendtgørelse 2008-0221 vil alt kviksølvudstyr fra hospitaler, herunder kviksølv-i-glas-termometre, blive udfaset i Filippinerne den 28. september 2010. Selv før ordren blev frigivet, var 50 hospitaler har allerede forbudt kviksølv fra deres virksomheder. Blandt disse 50 hospitaler var Philippine Heart Center det første, der gjorde det. San Juan de Dios Hospital , Philippine Children's Medical Center , San Lazaro Hospital , Ospital ng Muntinlupa , Lung Center of the Philippines , National Kidney and Transplant Institute , Manila Adventist Medical Center og Las Piñas Hospital har også taget skridt til at forbyde det giftige kemikalie. Landet var det første til at tage et skridt til at forbyde kviksølv fra dets sundhedssystem i Sydøstasien .
Det Forenede Kongerige
Siden EU- direktiv 2007/51/EC trådte i kraft den 3. april 2009, har UK Health Protection Agency (HPA) rapporteret, at kviksølvtermometre ikke længere kunne sælges til offentligheden. Butikker med usolgte termometre måtte trække dem tilbage fra salg; kviksølvtermometre købt før denne dato kunne bruges uden juridiske implikationer. Formålet med disse restriktioner er at beskytte miljøet og folkesundheden ved at mindske mængden af frigivet kviksølvaffald. HPA havde i 2007 udgivet en guide til håndtering af små spild af kviksølv.
Forenede Stater
I USA anbefaler både American Academy of Pediatrics og United States Environmental Protection Agency , at alternative termometre bruges i hjemmet.
Se også
- Kviksølvsonde , en elektrisk sonderingsenhed til at prøve til elektrisk karakterisering
- Kviksølvafbryder , et elektrisk kredsløb, tænd-sluk-kontakt ved hjælp af elementet kviksølv
- Mercury swivel commutator , et elektrisk kredsløb, strømomskifter ved hjælp af elementet kviksølv
- Kviksølvdampturbine , en roterende motor til at producere elektricitet fra kviksølvdamp