Cùng nhau tìm hiểu về cấu tạo nhiệt kế thủy ngân gồm những gì cũng như công dụng của nó là gì nhé. Trong cuộc sống, chúng ta sử dụng nhiệt kế rất nhiều đấy. Thế nên việc tìm hiểu nó là vô cùng cần thiết. Cùng theo dõi bài viết nhé.
Ai trong chúng ta chắc chắc cũng đã từng sử dụng nhiệt kế thủy ngân để đo thân nhiệt hoặc nấu ăn,… Nhiệt kế được ứng dụng rất nhiều song không phải ai cũng biết đến cấu tạo nhiệt kế thủy ngân. Cùng xem qua bài viết để tìm hiểu về chủ đề này nhé.
1. Nhiệt kế thủy ngân là gì?
Nhiệt kế thủy ngân là một loại nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ cơ thể, nhiệt độ nước, không khí và các dung dịch,…
Nhiệt kế thủy ngân
2. Lịch sử ra đời nhiệt kế
Nhiệt kế được phát triển bởi Galileo vào khoảng năm 1592, là công cụ đầu tiên được sử dụng để đo nhiệt độ một cách định tính. Lúc này, cấu tạo nhiệt kế thủy ngân khá đơn giản. Mãi đến năm 1611, Sanctorius Sanctorius, một đồng nghiệp của Galileo, đã phát minh ra và bổ sung một thang chia độ vào kính nhiệt. Do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo định lượng sự thay đổi nhiệt độ. Vào thời điểm này, dụng cụ này được gọi là nhiệt kế, từ tiếng Hy Lạp là therme (“nhiệt”) và metron (“đo”).
Tuy nhiên, vào khoảng năm 1644, người ta đã thấy rõ rằng dụng cụ này cực kỳ nhạy cảm với áp suất khí quyển. Để giảm bớt vấn đề, Đại công tước Ferdinand II của Tuscany đã phát triển một quy trình để niêm phong nhiệt kế bằng từ tính. Do đó loại bỏ ảnh hưởng của khí áp bên ngoài.
Với nhiệt kế, nhiệt độ có thể được đo bằng bất kỳ đơn vị nào trong ba đơn vị chính: Fahrenheit, C hoặc Kelvin. Vào một thời điểm trong thế kỷ mười tám, gần 35 thang đo đã được phát triển và đang được sử dụng.
Năm 1714 Gabriel Daniel Fahrenheit, một nhà sản xuất dụng cụ người Hà Lan nổi tiếng với sự khéo léo của mình, đã phát triển một nhiệt kế sử dụng 96 (điểm nóng chảy của nước đá) và 32 (nhiệt độ tiêu chuẩn của cơ thể con người) làm điểm cố định. Kể từ đó, người ta đã xác định được rằng 98,6 và 212 (điểm sôi của nước) là điểm cố định của thang đo với 32 được chấp nhận là nhiệt độ cơ thể bình thường, khỏe mạnh.
Sự ra đời của nhiệt kế thủy ngân
Nhà khoa học Thụy Điển Anders Celsius vào năm 1742 đã gán 0 độ là điểm nước đá tan chảy và nước sôi là điểm 100 độ. Hai con số này cuối cùng đã được chuyển đổi, tạo ra thang đo mà chúng ta biết ngày nay với 0 độ là điểm đóng băng của nước và 100 độ là điểm sôi. Việc sử dụng thang đo này nhanh chóng lan rộng qua Thụy Điển và sang Pháp. Trong hai thế kỷ, nó được biết đến với tên gọi là thang độ bách phân. Tên được đổi vào năm 1948 thành Celsius để vinh danh người phát minh ra nó.
Năm 1848, một nhà khoa học khác, Lord Kelvin (William Thomson), đã đề xuất một thang đo khác dựa trên các nguyên tắc tương tự như nhiệt kế độ C với điểm cố định của độ không tuyệt đối được đặt tương đương -273,15 độ C (các đơn vị được sử dụng trên thang đo này được gọi là Kelvin [K]). Điểm đóng băng và điểm sôi của nước lần lượt là 273 K và 373 K. Thang đo Kelvin thường được sử dụng nhiều nhất trong các nghiên cứu khoa học.
3. Cấu tạo nhiệt kế thủy ngân
Cấu tạo của nhiệt kế thủy ngân gồm 3 phần:
3.1. Bộ phận cảm nhận nhiệt độ
Là bầu chứa thuỷ ngân, nó hấp thụ nhiệt từ môi trường cần đo, chịu tác dụng của nguyên lý giãn nở của vật chất (đặc biệt là thủy ngân). Tùy thuộc vào nhiệt độ, độ giãn nở của thủy ngân khác nhau, do đó đo được nhiệt độ môi trường xung quanh.
Cấu tạo nhiệt kế thủy ngân
3.2. Ống mao dẫn
Cấu tạo nhiệt kế thủy ngân có phần ống mao dẫn, là cột thủy ngân nở ra khi tiếp xúc với môi trường từ đó có thể đo được nhiệt độ của môi trường.
3.3. Hiển thị kết quả
Là các vạch số, dựa trên nguyên lý giãn nở của thủy ngân, mỗi chiều cao ống mao dẫn được vạch ra các mức nhiệt độ tương ứng.
4. Nguyên lý hoạt động của nhiệt kế thủy ngân
Với cấu tạo nhiệt kế thủy ngân thì nguyên lý hoạt động cũng khá đơn giản. Một thước đo chất lỏng đã biết (thủy ngân, rượu hoặc chất lỏng gốc hidrocacbon) được niêm phong chân không trong ống thủy tinh. Chất lỏng nở ra hoặc co lại khi không khí được làm nóng hoặc làm lạnh. Khi mức chất lỏng thay đổi, thang nhiệt độ tương ứng có thể được đọc để chỉ ra nhiệt độ hiện tại.
Các nhà sản xuất nhiệt kế bắt đầu với các khoảng trống thủy tinh có lỗ khoan ở giữa. Chúng thường được nhận từ các nhà sản xuất kính. Bình chứa được hình thành bằng cách đốt nóng một đầu của ống thủy tinh và đóng chặt nó lại. Bình chứa được bịt kín ở đáy của nó, để lại một ống hở ở trên cùng.
Tiếp theo, với đầu mở xuống trong buồng chân không, không khí được hút chân không khỏi ống thủy tinh, và chất lỏng hydrocacbon được đưa vào chân không cho đến khi nó xuyên qua ống khoảng 1 inch. Do những lo ngại về môi trường, các nhiệt kế hiện đại được sản xuất ít hơn với thủy ngân và nhiều hơn với chất lỏng hydrocacbon.
Nguyên lý hoạt động của nhiệt kế thủy ngân
Nhiệt kế được thiết kế theo các tiêu chuẩn xác định bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST, trước đây là Cục Tiêu chuẩn Quốc gia) và thực hành sản xuất tiêu chuẩn. Trong các hướng dẫn quy định có các quy định về sản xuất nhiệt kế theo yêu cầu. Nhiệt kế tùy chỉnh có thể đa dạng tùy theo người sử dụng chúng. Các kích thước khác nhau tồn tại đối với số lượng, trọng lượng và độ dài của thủy tinh được sử dụng, loại chất lỏng chứa đầy trong thủy tinh, tần suất phân cấp được đặt trên ống thủy tinh hoặc vỏ bọc, và thậm chí cả màu sắc của các vạch chia độ.
Một kỹ sư thiết kế sẽ xem xét các giới hạn di chuyển của chất lỏng được sử dụng trong nhiệt kế. Khi các giới hạn chính xác được thiết lập, kích thước của ống thủy tinh và kích thước của bầu thủy tinh có thể được xác định.
5. Công dụng của nhiệt kế thủy ngân
Nhiệt kế thủy ngân được sử dụng rộng rãi trong thực tế, với công dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
5.1. Trong y học
Nhiệt kế thủy ngân dùng để đo thân nhiệt của bệnh nhân, giúp bác sĩ nắm bắt được tình trạng sức khỏe của bệnh nhân để có thể đưa ra phương pháp chữa trị chính xác.
Nhiệt kế thủy ngân chính xác nhất trong tất cả các loại nhiệt kế, được cho là tiêu chuẩn đo nhiệt độ trong y tế.
Nhiệt kế thủy ngân ứng dụng trong y tế
5.2. Công nghiệp
Nhiệt kế thủy ngân được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất như điều khiển nhiệt độ nồi hơi, chất lỏng, khí,…để quá trình sản xuất được chính xác hơn.
5.3. Trong thực phẩm
Nhiệt kế thủy ngân cũng được sử dụng trong việc kiểm soát nhiệt độ nấu nướng để làm cho thực phẩm ngon nhất có thể. Hay nhiệt kế thủy ngân có giãn nở cồn còn được dùng để đo độ cồn trong rượu…
Nhìn chung ứng dụng thực tế của nhiệt kế thủy ngân rất đa dạng và được sử dụng rộng rãi vì độ chính xác khi đo của nó.
6. Thủy ngân trong nhiệt kế thủy ngân thật sự có độc không?
Thủy ngân thuộc nguyên tố kim loại màu trắng bạc nhưng lại ở thể lỏng. Nó không hòa tan trong nước và có thể bay hơi rất nhanh và tương đối dễ dàng ngay cả ở nhiệt độ phòng.
Thủy ngân rất độc, khi tiếp xúc với cơ thể có thể gây ngộ độc. Do đó, nên tránh làm vỡ nhiệt kế thủy ngân vì chúng dễ bay hơi và dễ hít vào khi con người hô hấp.
Nếu hít phải thủy ngân có thể gây ra bệnh phổi nặng cấp tính, khiến nạn nhân ho, khó thở, đau ngực và nguy hiểm cho phổi. Ngoài ra, nó còn gây ra chứng mất trí nhớ, viêm miệng, co giật, buồn nôn và bệnh viêm ruột. Nếu hít phải một lượng lớn và sức khỏe không tốt có thể gây ngộ độc cấp tính, suy hô hấp, thậm chí tử vong.
Mức độ nguy hiểm của thủy ngân trong nhiệt kế thủy ngân
Trên đây là những thông tin về cấu tạo nhiệt kế thủy ngân cùng ứng dụng trong cuộc sống của nó. Xem thêm những bài viết về những đề tài thú vị khác tại Elipsport.vn nhé.
