kwikthermometer

de kwik-in-glas of kwikthermometer is uitgevonden door de natuurkundige Daniel Gabriel Fahrenheit in Amsterdam (1714). Het bestaat uit een bol met kwik die is bevestigd aan een glazen buis met een smalle diameter; het volume kwik in de buis is veel kleiner dan het volume in de lamp. Het volume van kwik verandert licht met de temperatuur; de kleine verandering in volume drijft de smalle kwikkolom een relatief lange weg omhoog de buis. De ruimte boven het kwik kan worden gevuld met stikstof of het kan bij minder dan Atmosferische druk, een pencilvacuum.

om de thermometer te kalibreren, wordt de lamp gemaakt om thermisch evenwicht te bereiken met een temperatuurstandaard zoals een ijs/watermengsel, en vervolgens met een andere standaard zoals water/damp, en wordt de buis verdeeld in regelmatige intervallen tussen de vaste punten. In principe zijn thermometers van verschillende materialen (bijv. van gekleurde alcoholthermometers) kan worden verwacht dat zij door verschillende uitzettingseigenschappen verschillende tussenwaarden geven; in de praktijk wordt gekozen dat de gebruikte stoffen als functie van de werkelijke thermodynamische temperatuur redelijk lineaire uitzettingseigenschappen hebben en dus vergelijkbare resultaten opleveren.

de thermometer werd gebruikt door de opstellers van de Fahrenheit-en Celsius-schaal.

Anders Celsius, een Zweedse wetenschapper, bedacht de Celsius schaal, die werd beschreven in zijn publicatie The origin of the Celsius temperature scale in 1742.

Celsius gebruikte twee vaste punten in zijn schaal: de temperatuur van smeltend ijs en de temperatuur van kokend water. Dit was geen nieuw idee, want Isaac Newton werkte al aan iets dergelijks. Het onderscheid van Celsius was om de toestand van het smelten te gebruiken en niet die van het bevriezen. De experimenten voor het bereiken van een goede kalibratie van zijn thermometer duurden 2 winters. Door steeds weer hetzelfde experiment uit te voeren, ontdekte hij dat ijs altijd smolt met hetzelfde kalibratieteken op de thermometer. Hij vond een gelijkaardig vast punt in de kalibratie van kokend water met waterdamp (wanneer dit met hoge precisie wordt gedaan, zal een variatie worden gezien met atmosferische druk; Celsius merkte dit op). Op het moment dat hij de thermometer uit de damp haalde, klom het kwikgehalte iets omhoog. Dit hield verband met de snelle afkoeling (en samentrekking) van het glas.

toen Celsius besloot zijn eigen temperatuurschaal te gebruiken, definieerde hij oorspronkelijk zijn schaal “” upside-down””, d.w.z. hij koos ervoor om het kookpunt van zuiver water op 0 °C (212 °F) en het vriespunt op 100 °C (32 °F) te stellen.Een jaar later stelde de Fransman Jean-Pierre Christin voor om de schaal om te keren met het vriespunt bij 0 °C (32 °F) en het kookpunt bij 100 °c (212 °F).Hij noemde het Celsius (100 graden).

ten slotte stelde Celsius een methode voor om een thermometer te kalibreren:

plaats de cilinder van de thermometer in smeltend ijs van zuiver water en markeer het punt waar de vloeistof in de thermometer stabiliseert. Dit punt is het bevriezen / ontdooien punt van water.

markeer op dezelfde wijze het punt waar de vloeistof stabiliseert wanneer de thermometer in kokende waterdamp wordt geplaatst.

verdeel de lengte tussen de twee markeringen in 100 gelijke delen.

deze punten zijn geschikt voor kalibratie bij benadering, maar beide variëren met de atmosferische druk. Tegenwoordig wordt het driepunt van water gebruikt in plaats van het vriespunt (het driepunt komt voor bij 273,16 Kelvin (K), 0,01 °C).

vóór de ontdekking van de werkelijke thermodynamische temperatuur, definieerde de thermometer de temperatuur; thermometers gemaakt van verschillende materialen zouden verschillende temperatuurschalen definiëren (een gekleurde alcoholthermometer zou een iets andere aflezing geven dan een kwikthermometer op, zeg halve schaal). In de praktijk gaven verschillende materialen zeer vergelijkbare temperaturen aan elkaar en, wanneer ontdekt, aan de thermodynamische temperatuur.

Leave a Reply