Gyorskeresés

Folyadékos hőmérők 7228

A folyadékok \(\beta\) térfogati hőtágulási együtthatója 1-2 nagyságrenddel nagyobb, mint a szilárd anyagoké, ezért ha egy szilárd tartály és a benne lévő folyadék felmelegszik, akkor a folyadék "nagyobbat tágul", vagyis a folyadék szintje feljebb kerül. Ez az effektus alkalmas hőmérő készítésére, feltéve ha a tartály átlátszó (üveg), hogy látható legyen a folyadék. De mi legyen a folyadék? A "legkézenfekvőbb" a víz lenne (hiszen olcsó, könnyen, bárhol hozzáférhető), de a víz amiatt nem jó, mert nem egyenletesen tágul: úgymond abnormális a hőtágulási viselkedése \(0\ {}^\circ C\) és \(4\ {}^\circ C\) között, ugyanis melegítésre összehúzódik:

Bár az összehúzódás igen kicsi (a térfogat kb. az egy tízezred részével csökken), de inkább keressünk olyan folyadékot, aminek térfogata a hőmérséklet függvényében monoton növekszik, lehetőleg egyenletesen (lineárisan). Ráadásul a víz csak elég kis hőmérséklettartományban van folyadék állapotban (közönséges nyomáson csak a \(0\ {}^\circ C\) és \(100\ {}^\circ C\) között), ez is korlátozza a használatát.

Az alkohol (etil-alkohol) szintén olcsó, könnyen hozzáférhető, csak ő már nagyjából egyenletesen tágul, ezért alkalmas is folyadékos hőmérőbe. Ugyan már \(78\ {}^\circ C\)-on forr, ezért csak ennél alacsonyabb hőmérsékletek mérésére használhatjuk. Sebaj: a levegő hőmérséklete a világon sehol sem melegedett még \(60\ {}^\circ C\)-ig se, így időjárási hőmérőbe teljesen jó az alkohol, csak meg kell színezni, hiszen az etanol színtelen folyadék:

Az alkoholos hőmérő hátrányai:

  • az alkohol \(78\ {}^\circ C\)-os forráspontja fölött már nem használható
  • enyhén nedvesíti az üveget (összehúzódáskor marad egy kicsi az üvegcső falán), emiatt nem nagyon pontos (de ez a "milyen ruhát vegyek fel?" esetében nem baj) 

Mindkét fenti hátrányra megoldást jelent a higany, ami nem nedvesíti az üveget, és csak \(357\ {}^\circ C\)-on forr, így kb. \(300\ {}^\circ C\)-ig használható. (Az alkohol sem forr fel \(78\ {}^\circ C\)-on, ha nagyobb a nyomás, mint a normál légköri nyomás, de a hajszálvékony üvegcsövet nem szerencsés gondolat nagy nyomásnak kitenni, mert esetleg szétpattan.) Aztán \(300\ {}^\circ C\)-tól már elég erősen párolog a higany, és ha a hőmérő túlsó vége hidegebb helyen van, akkor azon a részen a higanygőz lecsapódhat az üvegcső belső falára; erre mondjuk, hogy a folyadék "átdesztillál". A higany sem tökéletes, egyrészt mert mérgező, másrészt mert \(-39\ {}^\circ C\)-on megfagy. Ilyen hideg hőmérséklet mérése esetén vagy alkohol lesz a folyadék (ami csak \(-114\ {}^\circ C\)-on fagy meg), vagy a higanyban más fémeket oldanak fel (például galliumot), ezzel csökkentik a fagyáspontját:


Folyadékos lázmérők

Ugyan ma már a legtöbb lázmérő (emberi testhőmérsékletet-mérő) nem folyadék hőtágulásán alapul, hanem egy termoelem van benne, de sok helyen van még higanyos vagy "higanymentes" folyadékos lázmérő. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a mérgező higany helyett egy galinstan nevű fémelegy a folyadék.

Miért kell "lerázni" a lázmérőt használat előtt? Azért, hogy a folyadékszál visszamenjen a tartályba. Ez amiatt igényel rázást (nem elég függőleges helyzetbe állítani, és megvárni hogy visszacsurogjon), mert a folyadéktartály és a skálánál lévő kapilláris csőszakasz között van egy szűkület:

Ez mire jó? Mi nem azt szeretnénk megtudni, hogy a lázmérő a kivétele előtt éppen mennyit mért, hanem a legnagyobb értéket, ami a mérés során előfordult. Tehát a lázmérő egy maximamérő. Ezt biztosítja a szűkület: hőmérséklet emelkedésekor a szűkületen ki tud préselődni a folyadék, de ha a hőmérséklet csökken, akkor a visszahúzódó folyadék a szűkületnél elszakad, emiatt a skálánál lévő kapilláris csőszakaszban lévő folyadék ottmarad ("megőrzi a maximum értéket"). Ezt kell a rázással visszajuttatni a tartályba.

Típus: