Termometr rtęciowy to narzędzie służące do pomiaru temperatury. Istnieje wiele różnych typów modeli, rozmiarów i specyfikacji, ale ogólna zasada działania jest prawie taka sama we wszystkich przypadkach. Termometr zwykle ma niewielką rezerwę ciekłej rtęci w podstawie, która najczęściej znajduje się pod ciśnieniem; powyżej znajduje się zwykle szklana lub syntetyczna rurka ze skalibrowaną skalą temperatury. Rtęć, która jest pierwiastkiem chemicznym, wznosi się i opada w odpowiedzi na zmiany temperatury, a obserwowanie, gdzie zatrzymuje się na skali, dostarcza informacji o tym, jak gorąca lub zimna jest dana substancja. Wiele z tych narzędzi jest używanych w medycynie i w domu do pomiaru temperatury ciała, chociaż można ich również używać na zewnątrz i w bardziej profesjonalnych sytuacjach meteorologicznych. W niektórych przypadkach są one również używane w kuchniach, zwykle jako sposób monitorowania ciepłych płynów, ale większość współczesnych kucharzy preferuje wskaźniki bardziej specyficzne dla żywności. Zazwyczaj dostępnych jest wiele różnych opcji i modeli w zależności od zamierzonego zastosowania.
Początek
Podstawowa instrumentalność jest zwykle dość prosta. Rtęć, znana również jako rtęć, jest srebrzystą cieczą, która bardzo dobrze reaguje na zmiany atmosferyczne, w szczególności temperaturę i ciśnienie barometryczne. Niemiecki fizyk Gabriel Fahrenheit przypisuje się wynalezienie pierwszego termometru rtęciowego w 1714 roku, który wykonał za pomocą szklanej rurki przymocowanej do małej studni z rtęcią. Ta rtęć była zabezpieczona metalową końcówką. Metal jest zwykle uważany za dobry przewodnik ciepła, a Fahrenheit zauważył, że gdy końcówka została umieszczona w płynach o różnej temperaturze, rtęć unosiła się i opadała w szklanej komorze. Następnie opracował system kalibracji, aby stworzyć skalę ułatwiającą odczyt. Większość nowoczesnych modeli działa w ten sposób i chociaż poczyniono postępy w zakresie prezentacji, podstawy są zwykle mniej więcej takie same.
Mechanika i sposób jej działania
Większość termometrów zawiera od 0.02 uncji (0.5 g) do 0.1 uncji (3 g) rtęci. Grube szkło zazwyczaj otacza wrażliwy na temperaturę ciekły metal. Gdy narzędzie jest umieszczane na zewnątrz lub w korpusie, metalowa końcówka nagrzewa się, a rtęć rozciąga się wzdłuż pustej przestrzeni wewnątrz rurki. Wyższe temperatury powodują dłuższy wzrost rtęci, podczas gdy niskie temperatury powodują jej opadanie lub ponowne kurczenie się. Termometry te są zwykle oznaczone odczytami temperatury w skali Fahrenheita lub Celsjusza.
Najczęstsze zastosowania
Tego rodzaju termometry są najczęściej używane w medycynie i meteorologii. Lekarze często używają wersji znanej jako maksymalny termometr rtęciowy do pomiaru temperatury ciała człowieka. Ten typ można stosować doustnie, czyli wsuwany pod język, lub doodbytniczo.
Termometr z maksymalną ilością rtęci działa w podobny sposób jak wersja standardowa, ale rtęć nie kurczy się z powrotem do końcówki po wyjęciu ze źródła ciepła. Pozwala to na utrzymywanie odczytów temperatury do czasu, aż rtęć zostanie wepchnięta z powrotem do końcówki przez siłę odśrodkową lub potrząsanie termometrem z głową skierowaną w stronę podłogi. Gazowy azot jest tym, co zwykle utrzymuje rtęć na miejscu i zwykle musi być wprowadzany podczas procesu produkcyjnego.
Termometry napędzane rtęcią mogą być również wykorzystywane przez meteorologów do pomiaru temperatury powietrza. Standardowa rtęć zamarza w temperaturze -37.89°F (-38.83°C). Aby zmierzyć temperatury poniżej tego punktu, meteorolodzy często mieszają rtęć ze stopem talu. Tal obniża temperaturę zamarzania do -78°F (-61.1°C). Jeśli rtęć zamarza, azot może zostać uwięziony za metalem, powodując, że termometr przestanie działać.
Względy bezpieczeństwa
Rtęć może być toksyczna w przypadku spożycia, a także może powodować uszkodzenia skóry i oczu w przypadku dotknięcia lub problemy z oddychaniem w przypadku wdychania. Skłoniło to niektórych ludzi do kwestionowania mądrości posiadania rtęci tak łatwo dostępnej w domach. W granicach termometru zwykle nie ma żadnego zagrożenia bezpieczeństwa, ale w przypadku stłuczenia szkła istnieje prawdopodobieństwo narażenia. Rozlana rtęć może być bardzo trudna do czyszczenia, ponieważ luźna ciecz często tworzy zaokrąglone „kule”, które mogą odbijać się i rozpraszać po podłodze lub pomieszczeniu.
Większość nowoczesnych termometrów jest wykonana ze znacznie mocniejszego szkła niż ich oryginalne odpowiedniki, a ilość zawartej w nich rtęci jest i tak niewielka. Tak samo, ze względu na niebezpieczeństwa związane z zatruciem rtęcią, wiele krajów na całym świecie, zwłaszcza w Europie, zakazało stosowania termometrów rtęciowych do użytku medycznego. W wielu z tych krajów trudno jest również kupić termometry rtęciowe do użytku domowego.
Stany Zjednoczone nie zakazały stosowania rtęci w placówkach medycznych, chociaż wiele grup wsparcia zaleca szereg środków ostrożności. Na przykład Amerykańska Akademia Pediatrów i Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych zaproponowały alternatywne urządzenia do pomiaru temperatury do użytku osobistego w celu zmniejszenia ryzyka przypadkowego narażenia.