Vì sao nhiệt kế có loại chứa rượu, có loại chứa thuỷ ngân?

Nhiệt kế là khí cụ dùng để đo nhiệt độ. Nhiệt kế thường dùng có: nhiệt kế thuỷ ngân và nhiệt kế rượu. Thuỷ ngân và rượu là phần chủ yếu để tạo thành nhiệt kế, gọi là chất đo nhiệt. Chất đo nhiệt có thể dùng để đo nhiệt độ là vì nó có đặc điểm nóng nở lạnh co. Theo đà nhiệt độ lên cao, thể tích của thuỷ ngân và rượu sẽ giãn nở rõ rệt. Điều đó có thể nhận biết trong nhiệt kế là chiều cao của cột thuỷ ngân hoặc cột rượu tăng lên. Như vậy, chỉ cần khắc lên những độ khắc thích hợp thì người ta có thể đọc ra nhiệt độ tương ứng.

Để cho nhiệt kế có giá trị sử dụng càng lớn, vật chất đo nhiệt cần phải có hai đặc tính lớn: một là, sự biến đổi thể tích của chất đo nhiệt theo sự thay đổi nhiệt độ phải rất nhạy, sao cho có thể đo được sự thay đổi nhiệt độ rất nhỏ; hai là, khi đo nhiệt ở nhiệt độ thấp, chất đo nhiệt không được đông lại thành chất rắn; ngược lại, ở nhiệt độ cao, chất đo nhiệt cũng không được biến thành chất khí. Nếu không thế thì không thể nào dùng nó để đo nhiệt.

Đối với thuỷ ngân và rượu có cùng khối lượng, nếu lần lượt làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên 1°C, qua thực nghiệm phát hiện, nhiệt lượng hấp thu của rượu lớn hơn của thuỷ ngân rất nhiều, gấp khoảng 20 lần. Vì vậy, độ nhạy của sự biến đổi theo nhiệt độ của cột thuỷ ngân trong nhiệt kế thuỷ ngân lớn hơn nhiều so với cột rượu trong nhiệt kế rượu. Trong công việc thực nghiệm khoa học hoặc đo nhiệt độ cơ thể người, đo nhiệt lượng hấp thu hoặc giải phóng ra của nhiệt kế rất nhỏ, song lại phải thể hiện ra sự biến đổi của nhiệt độ nên nói chung đều dùng nhiệt kế thuỷ ngân. Còn với sự thay đổi nhiệt độ như nhau, rượu hấp thu nhiều nhiệt lượng, khả năng giãn nở lớn, cho nên sự biến đổi lên xuống của cột rượu rõ rệt hơn nhiều so với cột thuỷ ngân. Khi đo nhiệt độ không khí xung quanh và nhiệt độ nước, nói chung thường dùng nhiệt kế rượu.

Rượu và thuỷ ngân còn có đặc tính khác nhau: rượu “chịu lạnh” rất tốt, ở nhiệt độ –117°C nó mới đông lại thành chất rắn, còn thuỷ ngân ở nhiệt độ – 31°C đã đông cứng lại, mất đi tính lưu động. Ở những xứ lạnh, nhiệt độ không khí mùa đông xuống xấp xỉ –40°C, vì vậy, nói chung dùng nhiệt kế rượu đo nhiệt độ không khí thì thích hợp. Song thuỷ ngân cũng có một ưu điểm: nó “chịu nóng” khá hơn rượu. Điểm sôi của thuỷ ngân là 356,72°C; còn rượu khi đến 78,3°C thì sẽ sôi và nhanh chóng hoá hơi. Trong trường hợp đo nhiệt độ cao, rõ ràng là nhiệt kế thuỷ ngân có tác dụng đo nhiệt độ chính xác hơn nhiệt kế rượu.

Từ khoá: Nhiệt kế; Vật chất đo nhiệt; Nóng nở lạnh co; Thuỷ ngân; rượu; Điểm đông cứng; Điểm sôi.