溫度計裡的液體是怎麼灌進去的?

2020-12-01 悅文天下

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今年,溫度計從來沒有像現在這麼頻繁的出現在我們的生活中。

說起溫度計,是伽利略在1593關注到熱脹冷縮的現象才發明的。生活中常見的溫度計一般就分膨脹式的溫度計(酒精溫度計,煤油溫度計,水銀溫度計)和紅外線熱輻射測量溫度計(額溫槍,耳溫槍)。雖然現在藥店醫院都是電子式的溫度計一統天下,但始終一個傳統的東西是不能忘卻的。

傳統的溫度計,因為媒介的不同,有著不同的特性所以也有著不同的應用場景。

酒精溫度計(熔點-100℃~沸點78℃),多用在寒暑表氣溫的測量

煤油溫度計(熔點-30℃~沸點150℃),多用在實驗室

水銀溫度計(熔點-39℃~沸點356℃),多用來測量體溫

製作溫度計的程序分成四大步驟

溫度計主體材料是這種內孔約0.5毫米的空心玻璃管,經由不同的工序加工而成。

這種玻璃管是如何做成溫度計的形狀的呢?

為了能讓煤油灌入其中,頂端必須得封口,還要做一個空泡。

吹制玻璃泡

首先要用火焰在一端加熱,另一端則吹入空氣,讓受熱而變軟的部分鼓起來,然後拉伸。

密封玻璃泡

頂端拉伸之後,在空泡末端處集中加熱,再加上斜面的轉動 ,擰掉多餘部分,再行打磨切割,使頂端成圓弧狀。

注入液體

煤油因為穩定的膨脹率,每升高一度膨脹的體積差異化很細微,所以被作為溫度計的材料使用。但是這個玻璃管開著的口,直徑卻只有0.5毫米,從埠這裡注入煤油有點困難。

用一種叫做乾燥器的工具,來製造真空的環境,玻璃容器裡面一旦變成真空狀態,再把空氣輸送進去,氣壓導致玻璃管內液面上升,使煤油進入玻璃管內。

刻度設定

80度設定

如果你對比過很多支溫度計,一定會發現,那些溫度計的標刻度不一完全一樣,或長或短,刻度上是有細微差別的。因為玻璃管的內孔大小並不完全一樣,所以標記的位置也不相同。

在玻璃管裝滿煤油的狀態下放在80攝氏度的熱水中加熱,其中的煤油會膨脹並溢出,而玻璃管中剩下的煤油量就是在80℃膨脹的最大範圍了。

所以最頂端表示的溫度就是80℃

0度設定

把溫度計插在碎冰中 ,煤油撲啦撲啦液柱下來了,那麼停止的位置就是0℃

密封玻璃管

知道溫度的基準後,為了防止煤油溢出需要將末端封閉成環形。

首端再次加熱並製成一個環形

製作刻度表

需要用到一個模板,選擇適合先前0℃到80℃這個區間長度的刻度模板

上面塗上一種特殊的玻璃印刷墨水

再用絲網印製的方式印刷到玻璃管上

燒制刻度表

但僅僅這樣的話,墨水會被刮蹭掉而消失,所以需要將印了墨的玻璃管放在500℃的高溫下燒制,但是近500攝氏度的高溫,會使得管中的煤油受熱膨脹而破碎。

燒制用的機器,上面圓柱部分是鎳鉻合金線卷繞其中,電磁感應加熱至500℃。

這個機器秘密就在於帶孔的底板,將乾冰置於帶孔底板下部,然後把溫度計紅色部分插入到孔裡。

把溫度計的頂端用溫度極低的乾冰冷卻,在煤油收縮的狀態下燒制刻度,這樣溫度計才不會壞,燒制10分鐘後,怎麼擦也擦不掉的刻度就搞定了。

人工檢測

最後再在各檔溫度檢測確認溫度計的準確性,還得看表面是否光滑均勻、刻度是否清晰、管內有無雜質等等。。。

上面這是煤油溫度計的製作方法,水銀溫度計的製作也大同小異。

下面再普及點小知識:

雖然煤油溫度計通常用在實驗室,但不能當作攪拌器使用,誰用誰知道。O(∩_∩)O哈哈~

至於水銀溫度計,小時候好奇水銀究竟是怎麼樣的玩意,還有特地打破溫度計來玩他,幸虧水銀在未蒸發狀態下相對沒有那麼危險,不然可就有得哭了。。。

假如萬一溫度計破碎,水銀掉出來,最好的辦法就是撒硫磺粉,硫會和水銀髮生化學反應產生硫化汞,雖然硫化汞也是有害的,但是處理起來會更方便些。

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