Feladat: 560. fizika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1983/április, 177. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Folyadékok hőtágulása, Lineáris hőtágulás, Folyadék hőmérő, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1982/december: 560. fizika gyakorlat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A lázmérőnek két jellegzetes tulajdonsága van egy közönségesebb hőmérővel, pl. a szobahőmérővel szemben: a nagy érzékenység (kb. 0,1 ∘C) és az, hogy a lázmérő ún. maximumhőmérő. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a lázmérő higanyszála mindaddig az elért legnagyobb hőmérsékleti értéket mutatja, amíg (pl. rázással) újra alapállapotba nem hozzuk.

A nagy érzékenységet úgy érik el, hogy az (1) higanytartályból (l. az ábrát) olyan vékony üvegcső (3) nyúlik ki a számlap (4) fölé, hogy ez utóbbi térfogata a tartály térfogatához viszonyítva nagyon kicsi, ezért a higany hőmérsékletnövekedés hatására bekövetkező viszonylag kis térfogatnövekedéséhez a (3) csőben levő higanyszál nagy elmozdulása tartozik.
Becsüljük meg a cső átmérőjét! A kb. 3 mm vastag és 2 cm hosszú tartályban ≈ 0,25 cm3 higany van. Felhasználva, hogy a függvénytáblázat szerint a higany térfogati hőtágulási együtthatója, β≈2⋅10-4/∘C, valamint azt, hogy a lázmérőn 1 ∘C hőmérsékletnövekedést a higanyszál ≈ 1 cm-es elmozdulása jelez, a (3) cső átmérőjére d≈ 0,1 mm adódik.
A lázmérő másik jellegzetes tulajdonságát az eszköz kialakításával magyarázhatjuk.
Az (1) higanytartályt a (3) csővel összekötő szakaszon egy igen erős szűkületet, ún. nyakat hoznak létre. Ebben a nyakban a higany áramlása csak az üveg fala és a higany között fellépő nagy súrlódást legyőzni képes erő hatására történhet.
Melegítéskor a fenti súrlódási erő ellen végzett munkát a higany részecskéinek megnövekedett mozgási energiája fedezi. Lehűléskor a higany felületi feszültségének hatására igyekszik a tartályba visszahúzódni, de a (2) szűkületen való áthaladáshoz ‐ bár lefelé tartva a lázmérő higanytartályát a nehézségi erő is ebbe az irányba hat ‐ ez az erő nem elegendően nagy.
A fenti hatások következtében a (2) nyakban a higanyszál a lehűlés kezdetekor megszakad (ez szabad szemmel is jól látható) és a tartályban levő higany összehúzódik a környezet hőmérsékletének megfelelő mértékben.
A (4) csőben levő szál térfogata olyan kicsiny, hogy lehűléskor a térfogatcsökkenés a kis csőátmérő ellenére is csak alig észrevehető elmozdulást eredményez (≈ 0,1 ∘C), ezért eszközünk valóban maximum hőmérőként viselkedik.
A lázmérő "lerázásakor'' a higany tehetetlenségénél fogva átpréselődik a (2) nyakon az (1) tartályba, így a mérés újra kezdhető.