Golpes:Actualizado:2020-04-11 16:04:18【Impresión】
En principio, cualquier sustancia cuyas propiedades varían significativamente con la temperatura puede usarse para medir la temperatura. También podemos usar una sustancia cuyo color cambia con la temperatura. Cuando la sustancia emite luz azul, las personas pueden reconocer que la temperatura es alta, y cuando emite luz roja, puede reconocer que la temperatura es baja.
Del mismo modo, cuando la temperatura sube o baja, el agua en el pequeño tubo de vidrio aumentará o disminuirá. Este es el principio de funcionamiento de cada termómetro sellado lleno de líquido. Sin embargo, si algo rico y barato como el agua puede ser tan efectivo, ¿por qué insistimos en usar algo extremadamente raro y costoso como el mercurio?
historia
En los siglos posteriores a la invención del primer termómetro, los humanos aprendieron la temperatura termodinámica. Por lo tanto, el termómetro definió inicialmente la temperatura. Sin embargo, el primer termómetro no es un dispositivo de medición de temperatura o un calorímetro, sino un dispositivo de rango de medición de temperatura, que solo indica si la temperatura es alta o baja. Estos dispositivos no están calibrados para un rango estándar, solo pueden hacer una evaluación aproximada o vaga.
La invención del primer termómetro se debe a Hero of Alexandria. Es un ingeniero intelectualmente ansioso y considerado el mayor experimentador en la antigüedad. El dispositivo que diseñó consistía en un tubo lleno de aire cuyo extremo estaba sumergido en un pequeño recipiente con agua. Cuando el termómetro toca una superficie fría o caliente, el aire se expande o contrae, lo que hace que la interfaz aire-agua fluctúe.
Incluso la invención de Galileo siguió el mismo principio. Sin embargo, estos inventos no solo no tienen escala, sino que también son sensibles a la presión del aire. Para diseñar un dispositivo que solo responda al calor, el estudiante de Galileo Joseph Delmedigo inventó el primer termómetro de vidrio líquido sellado incorporado. Este es el primer termómetro porque está marcado. Sin embargo, el líquido que selló no era agua, sino alcohol.
Coeficiente de expansión
A una presión constante, la materia se expande cuando se calienta, porque el calor aumenta la energía cinética de los átomos, haciendo que se muevan violentamente y se separen unos de otros. El aumento en el volumen es evidente en sólidos como rieles metálicos, neumáticos de goma y líquidos como agua, alcohol, mercurio y halógenos. Sin embargo, el grado de expansión de cada sustancia es diferente cada vez que aumenta la temperatura. Esta constante material se llama coeficiente de expansión.
El alcohol es más popular que el agua por la simple razón de que tiene un coeficiente de expansión más alto. Incluso un pequeño cambio de temperatura hará que su volumen en el tubo cambie drásticamente. Sin embargo, el alcohol es tan susceptible que estos cambios harán que el rendimiento del alcohol en el tubo sea casi turbulento. La interfaz líquida cambia continuamente con pequeños cambios de temperatura. Este cambio impredecible es preocupante, porque cuando se saca el termómetro de una olla de agua hirviendo, la lectura se convertirá inmediatamente en la temperatura del nuevo entorno, incapaz de medir la temperatura del agua hirviendo que queremos.
Para evitar esta falta de fiabilidad, el inventor holandés Daniel Warrenheit reemplazó el mercurio con mercurio. El coeficiente de expansión del mercurio es más alto que el del agua, lo que significa que su volumen cambia más significativamente con la temperatura. Sin embargo, su valor de cambio es casi seis veces menor que el del alcohol. Es decir, cada vez que aumenta la temperatura, el volumen de alcohol aumenta 6 veces más que el volumen de mercurio.
Esto significa que en un tubo de vidrio sellado, el mercurio aumentará mucho más lentamente que el alcohol, pero también significa que cuando se retira el termómetro de una olla llena de agua hirviendo, la tasa de disminución del mercurio será igualmente lenta. Su lectura no se verá afectada de manera efectiva, lo que hará que el termómetro sea muy confiable.
Los termómetros anteriores a esta invención eran únicos, y sus lecturas no cumplían ningún rango de escala estandarizado. Sin embargo, Warren Hite proporcionó una variedad de lecturas, aplicadas a todos los termómetros de mercurio fabricados, y finalmente se extendió a todos los termómetros. Esta transformación no es muy engorrosa, porque casi todos los termómetros de mercurio están hechos por Warren Hite. Más tarde, esta escala cambió ligeramente, ahora este tipo de termómetro se llama termómetro Fahrenheit.
Ejemplos de mejor alcohol.
La hipersensibilidad del alcohol puede ser compensada por sus ventajas. En comparación con el mercurio, el alcohol es mucho más barato y no es tan raro ni tóxico. Si el termómetro de mercurio está dañado, es posible que sea necesario sellar el laboratorio durante varias horas porque la inhalación de mercurio puede causar serios problemas de salud. El alcohol no tiene tal amenaza.
Más importante aún, el punto de congelación del mercurio es -40 ℃, y el punto de congelación del alcohol es -115 ℃. Esto significa que el termómetro de mercurio no puede medir la temperatura de -40 ℃, entonces no puede usarse con frecuencia en el laboratorio científico o en la industria de fabricación de tecnología superconductora.
Pero el alcohol es incoloro.
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