Медицинский термометр

Очень важным максимальным термометром является медицинский термометр, который применяется для определения температуры тела человека. В таком термометре в качестве жидкости  используется ртуть. Стеклянные стенки колбы очень тонки, поэтому ртуть быстро приобретает температуру тела. Канал капиллярной трубки очень узок, этим достигается большое изменение длины. При малом изменении температуры.

Особенность, превращающая медицинский термометр в максимальный, -  это сужение в капилляре чуть выше колбы. Когда температура возрастает, то расширение сравнительно большого объема ртути в колбе способствует проталкиванию ртути через сужение вверх по трубке. Когда термометр забирают у пациента из-под руки, то ртуть охлаждается и ее объем сокращается.

Силы сцепления между молекулами ртути недостаточно сильны, чтобы втянуть ртуть обратно через сужение, и нить в месте сужения разрывается. Таким образом, ртуть в капиллярной трубке не может попасть обратно в колбу, и зафиксируется максимальная температура (температура пациента). Ствол термометра обычно имеет треугольную форму, чтобы облегчить снятие его  показаний. Термометр нужно резко встряхнуть, чтобы возвратить ртуть в колбу.

Шкала установлена на небольшой диапазон температур - от 35 до 42 °С. Нормальная температура тела равна 36,6 °С (37 °С - ближайшее деление). Короткая шкала позволяет делать и ствол коротким. Ни при каких условиях термометр нельзя мыть в очень горячей воде после того, как его взяли у пациента, иначе термометр может расколоться. Его нужно обеззараживать при помощи стерилизующего раствора.

Максимальный термометр

На рисунке показан другой максимальный термометр, в котором над столбиком ртути помещен стальной указатель. По мере роста температуры указатель продвигается вверх по столбику  ртути,   поскольку  сталь плавает в ртути. Когда температура падает, указатель остается на месте, удерживаемый маленькой пружинкой. Указатель дает максимальное показание. Для установке термометра в исходное положение применяется магнит, возвращающий указатель на поверхность ртутного столба.

Минимальный термометр

В минимальном термометре, показанном на рисунке, применяется спирт, а указатель находится внутри жидкости. Когда температура падает, спирт сжимается и указатель оттягивается   назад   силой   поверхностного натяжения в мениске. Когда температура повышается, спирт протекает мимо указателя, который остается на месте. Указатель установлен здесь не столь плотно, как в максимальном термометре, и термометр используется в горизонтальном положении (например, для измерения минимальной температуры земли ночью). Если термометр слегка наклонить, то указатель соскользнет вниз по трубке и остановится в мениске. Так этот термометр приводится в исходное положение.

Комбинированный максимально-минимальный термометр

Этот термометр применяется на метеостанциях для измерения максимальной и минимальной температуры воздуха в течение 24 ч. В качестве термометрической жидкости, которая содержится в колбе А, используется спирт. Колба В также содержит спирт, а в пространстве над ним содержится смесь спиртовых паров и воздуха. Ртутная нить разделяет два столба спирта. Эта нить ртути перемещает указатели, сделанные из стали и имеющие пружины, чтобы они оставались на месте, когда на них не действует сила. Когда температура повышается, спирт в А расширяется, протекает мимо минимального указателя и толкает ртутную нить по трубке. Ртуть в свою очередь толкает вверх максимальный указатель, и воздух в В сжимается. Когда температура падает, спирт в А сжимается. Теперь воздух в В находится под более низким давлением и расширяется, толкая спирт и ртутную нить по трубке.

Указатель максимума остается на месте, когда спирт протекает мимо, а ртуть толкает указатель минимума по направлению к А. Таким образом, указатель в правом столбе дает максимальное показание, а указатель в левом столбе дает минимальное показание. Для возвращения указателей обратно используется магнит, оттягивающий их вниз к соответствующим уровням ртути. (Конечно, спирт в В также расширяется и сжимается, но это влияет лишь на давление газа в колбе В.)

Термометрические жидкости

В термометрах используются две жидкости — ртуть и спирт.

Ртуть

Преимущества использования ртути в термометре следующие:

• она не смачивает стенки трубки;
• она хороший проводник тепла, и поэтому вся жидкость быстро приобретает температуру окружающей среды;
• она однородно расширяется;
• она имеет высокую точку кипения  (357 °С);
• она имеет низкую теплоемкость.

Недостатки использования ртути следующие:

• она имеет высокую точку замерзания (- 39 °С);
• ее расширение достаточно низко.

Высокая точка замерзания означает, что ртутный термометр не может быть использован зимой в странах, где температура падает очень низко.

Спирт

Преимущества использования спирта в термометре следующие:

• он расширяется однородно;
• он имеет большой термический коэффициент расширения;
• он имеет низкую точку замерзания (- 115 °С).

Недостатки использования спирта следующие:

• он смачивает стенки трубки;
• он имеет низкую точку кипения (78 °С);
• он имеет высокую теплоемкость.

Иногда отмечается, что бесцветность - это недостаток. Но это не является существенным, поскольку достаточно легко добавить красящее вещество. Спирт применяется в холодных странах зимой, потому что он имеет низкую температуру замерзания.

Приближается сессия? Загляните на сайт zachet.ru, там собрана большая база студенческих работ по физике.