Вопрос на засыпку: как работает обычный градусник?

Каждый знает, что после того, как обычный ртутный градусник продемонстрировал температуру тела, показания не изменятся, если его не стряхнуть. Почему, когда мы измерили температуру тела и пытаемся охладить термометр, поместив его в холодную воду, он не становится холоднее? Почему мы должны «охлаждать» его, встряхивая?



Это кажется что-то очень не понятным… но каковы причины. Почему так происходит? В данной статье мы разберёмся почему ртуть в градуснике не опускается обратно!

Разбираемся, почему у медицинского термометра есть такая странная особенность

Как изобрели градусник: история зарождения

Современную форму термометру придал Фаренгейт ещё в 1723 году. Первоначально он наполнял свои трубки спиртом и лишь затем перешёл к ртути. Ноль своей шкалы он поставил при температуре смеси снега с нашатырём или поваренной солью, при температуре «начала замерзания воды» он показывал 32°, а температура тела здорового человека во рту или в подмышке была эквивалентна 96°.
Окончательно установил обе постоянные точки шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий в 1742 году, но первоначально он ставил 0° при точке кипения, а 100° при точке замерзания. Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники Карл Линней и Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде — за 0° стали принимать температуру плавления льда, а за 100° — кипения воды. В таком виде шкала оказалась очень удобной, получила широкое распространение и используется до нашего времени.
В 1848 году английский физик Вильям Томсон (он же лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы температур, ноль которой не зависит от свойств воды или вещества, заполняющего термометр. Точкой отсчета в шкале Кельвина послужило значение абсолютного нуля: −273,15° С. При этой температуре прекращается тепловое движение молекул, а следовательно, становится невозможным дальнейшее охлаждение тел. Далее разберемся как работает градусник.

Как работает градусник: что в нём

Термометр измеряет температуру через стеклянную трубку, запечатанную ртутью, которая расширяется или сжимается при повышении или понижении температуры. По мере повышения температуры заполненная ртутью колба расширяется в капиллярную трубку. Его скорость расширения откалибрована по стеклянной шкале.



В основе работы ртутного градусника заключается принцип расширения жидкости. Ртуть – это металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре (плавление начинается при температуре -38,8℃). Когда прибор соприкасается с кожей, он начинает постепенно нагреваться.

Но как работает градусник «изнутри»? Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр, при изменении температуры окружающей среды. В качестве нертутного заполнения термометров используются спирты (этиловый, метиловый, пропиловый), пентан, толуол, сероуглерод, ацетон, таллиевая амальгама и галлий. В современных медицинских градусниках вместо токсичной ртути используется безопасный для человека сплав галинстан — 68,5% галлия, 21,5% индия и 10% олова.

Предназначение: почему ртуть в градуснике не опускается обратно

Вы задумывались когда-то почему встряхивают градусник? Давайте разберемся с этим вопросом. Термометр, предназначенный для измерения температуры тела, должен сохранять показания после использования. Для этого колба со ртутью соединяется с измерительной трубкой тонким капилляром, по которому ртуть, нагреваясь от тепла тела, по каплям поступает в трубку. Вернуться в колбу жидкий металл уже не может из-за отсутствия обратного давления в трубке, а чтобы сбросить показания градусника, его нужно несколько раз встряхнуть, направив ртуть в капилляр и колбу.
Причина, по которой термометр сконструирован таким образом, заключается скорее всего в том, что врач или медсестра могут не торопиться с «чтением» термометра, который в противном случае начал бы показывать более низкие температуры, как только его вынимают изо рта пациента или где бы то ни было. Не удобно, не так ли?
Отметим, что вы не охлаждаете термометр, встряхивая его — вы толкаете жидкость обратно в резервуар с дополнительной силой, возникающей от ускоренного движения.