Quecksilberthermometer

Das Quecksilber-in-Glas- oder Quecksilberthermometer wurde vom Physiker Daniel Gabriel Fahrenheit in Amsterdam (1714) erfunden. Es besteht aus einer quecksilberhaltigen Glühbirne, die an einem Glasrohr mit engem Durchmesser befestigt ist. Das Quecksilbervolumen ändert sich geringfügig mit der Temperatur; Die geringe Volumenänderung treibt die schmale Quecksilbersäule relativ weit die Röhre hinauf. Der Raum über dem Quecksilber kann mit Stickstoff gefüllt sein, oder es kann bei weniger als Atmosphärendruck sein, ein pencilvacuum.

Um das Thermometer zu kalibrieren, wird der Kolben dazu gebracht, ein thermisches Gleichgewicht mit einem Temperaturstandard wie einem Eis / Wasser-Gemisch und dann mit einem anderen Standard wie Wasser / Dampf zu erreichen, und das Rohr wird in regelmäßige Intervalle zwischen den Fixpunkten unterteilt. Grundsätzlich können Thermometer aus unterschiedlichem Material (z.B. b. farbige Alkoholthermometer) können aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungseigenschaften unterschiedliche Zwischenwerte erwartet werden; In der Praxis werden die verwendeten Substanzen so gewählt, dass sie als Funktion der wahren thermodynamischen Temperatur einigermaßen lineare Ausdehnungseigenschaften aufweisen und daher ähnliche Ergebnisse liefern.

Das Thermometer wurde von den Urhebern der Fahrenheit- und Celsius-Skalen verwendet.

Anders Celsius, ein schwedischer Wissenschaftler, entwickelte die Celsius-Skala, die 1742 in seiner Veröffentlichung the origin of the Celsius temperature scale beschrieben wurde.

Celsius verwendete zwei feste Punkte in seiner Skala: die Temperatur des schmelzenden Eises und die Temperatur des kochenden Wassers. Dies war keine neue Idee, da Isaac Newton bereits an etwas Ähnlichem arbeitete. Die Unterscheidung von Celsius bestand darin, den Zustand des Schmelzens und nicht den des Einfrierens zu verwenden. Die Versuche, eine gute Kalibrierung seines Thermometers zu erreichen, dauerten 2 Winter. Indem er immer wieder dasselbe Experiment durchführte, entdeckte er, dass Eis immer an der gleichen Kalibriermarke auf dem Thermometer schmolz. Er fand einen ähnlichen Fixpunkt in der Kalibrierung von kochendem Wasser auf Wasserdampf (wenn dies mit hoher Präzision durchgeführt wird, wird eine Variation mit atmosphärischem Druck gesehen; Celsius bemerkte dies). In dem Moment, in dem er das Thermometer aus dem Dampf entfernte, stieg der Quecksilberspiegel leicht an. Dies hing mit der schnellen Abkühlung (und Kontraktion) des Glases zusammen.

Als Celsius beschloss, seine eigene Temperaturskala zu verwenden, definierte er seine Skala ursprünglich „verkehrt herum“, dh er entschied sich, den Siedepunkt von reinem Wasser auf 0 ° C (212 ° F) und den Gefrierpunkt auf 100 ° C (32 ° F) einzustellen.Ein Jahr später schlug der Franzose Jean-Pierre Christin vor, die Skala mit dem Gefrierpunkt bei 0 ° C (32 ° F) und dem Siedepunkt bei 100 ° C (212 ° F) umzukehren.Er nannte es Centigrade (100 Grade).

Schließlich schlug Celsius eine Methode zur Kalibrierung eines Thermometers vor:

Stellen Sie den Zylinder des Thermometers in schmelzendes Eis aus reinem Wasser und markieren Sie den Punkt, an dem sich die Flüssigkeit im Thermometer stabilisiert. Dieser Punkt ist der Gefrier- / Auftaupunkt von Wasser.

Markieren Sie auf die gleiche Weise den Punkt, an dem sich die Flüssigkeit stabilisiert, wenn das Thermometer in kochenden Wasserdampf gestellt wird.

Teilen Sie die Länge zwischen den beiden Markierungen in 100 gleiche Teile.

Diese Punkte sind für eine ungefähre Kalibrierung ausreichend, aber beide variieren mit dem atmosphärischen Druck. Heutzutage wird anstelle des Gefrierpunkts der Tripelpunkt von Wasser verwendet (der Tripelpunkt liegt bei 273,16 Kelvin (K), 0,01 ° C).

Vor der Entdeckung der wahren thermodynamischen Temperatur definierte das Thermometer die Temperatur; Thermometer aus verschiedenen Materialien definierten unterschiedliche Temperaturskalen (ein farbiges Alkoholthermometer ergab einen etwas anderen Messwert als ein Quecksilberthermometer auf einer halben Skala). In der Praxis ergaben mehrere Materialien sehr ähnliche Temperaturen zueinander und, wenn sie entdeckt wurden, zur thermodynamischen Temperatur.

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