فلز جیوه در دماسنج: از کاربرد تا جایگزین‌های ایمن
آنچه در این مطلب میخوانید:
دماسنج، ابزاری حیاتی برای سنجش دما است، که در حوزه‌های مختلفی از زندگی روزمره تا صنایع پیچیده و پزشکی کاربرد دارد. این ابزار کوچک اما قدرتمند، به ما امکان می‌دهد تا دمای بدن خود را کنترل کنیم، از سلامت مواد غذایی اطمینان حاصل کنیم و حتی فرآیندهای صنعتی را به دقت تنظیم کنیم.
در گذشته، فلز جیوه به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردش، ماده اصلی مورد استفاده در ساخت دماسنج‌ها بود. اما امروزه، به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی و بهداشتی، استفاده از جیوه در دماسنج‌ها محدود شده است. در این مقاله با ما همراه باشید تا با این دماسنج ها، کاربردها و جایگزین های امروزی آن آشنا شوید.
دماسنج جیوه ای چیست و چه کاربردی دارد؟
دماسنج جیوه‌ای از یک لوله شیشه‌ای باریک تشکیل شده است که یک مخزن جیوه در انتهای آن قرار دارد. با افزایش دما، جیوه در مخزن منبسط می‌شود و در لوله بالا می‌رود. با کاهش دما، جیوه منقبض می‌شود و در لوله پایین می‌آید. یک مقیاس مدرج در کنار لوله، امکان خواندن دما را فراهم می‌کند. از دماسنج های جیوه ای می توان برای تعیین دمای بدن، مایع و بخار استفاده کرد. دماسنج جیوه ای در خانه ها، فرآیندهای آزمایشگاهی و کاربردهای صنعتی استفاده می شود.
موارد مصرف دماسنج جیوه ای
استفاده‌های رایج از دماسنج‌های جیوه‌ای شامل تبسنجی، کاربردهای پزشکی، آموزشی و صنعتی می‌شود.
- تب‌سنج : تبسنج‌های جیوه‌ای از شیشه‌ای به اندازه یک نی ساخته شده‌اند که داخل آن مایعی به رنگ سفید – نقره‌ای است. آنها در بسیاری از خانه ها، مدارس و مراکز پزشکی رایج هستند. دو نوع کلی دماسنج جیوه ای وجود دارد که دمای بدن را اندازه گیری می‌کند. دماسنج خوراکی یا رکتال/کودک حاوی حدود 61/0 گرم جیوه است، و دماسنج های دمای پایه که حاوی حدود 25/2 گرم جیوه است.
- آموزشی و پزشکی : دماسنج های جیوه ای ممکن است در بسیاری از آزمایش های شیمیایی، حمام های آب و اسید، بانک‌های خون، اجاق‌ها و انکوباتورها استفاده شوند.
- کاربردهای صنعتی : از دماسنج جیوه ای در نیروگاه ها و لوله کشی، تجهیزات گرمایشی و سرمایشی، مخازن و صنعت رنگ مورد استفاده قرار میگیرفته ولی به مرور زمان جای خود را به گیج دما در صنعت داده است.
چرا جیوه در دماسنج استفاده می‌شود؟
قدیمی ترین نوع دماسنج هایی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند، دماسنج های جیوه ای هستند که قدمت آن به دهه 1800 میلادی می‌رسد. جیوه، فلزی نقره‌ای رنگ و مایع در دمای اتاق، دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی است که آن را به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در دماسنج‌های قدیمی تبدیل می‌کرد. این ویژگی‌ها عبارتند از:
- انبساط حرارتی یکنواخت: جیوه با افزایش دما به طور یکنواخت و قابل پیش‌بینی منبسط می‌شود. این ویژگی امکان کالیبراسیون دقیق دماسنج را فراهم می‌کند.
- هدایت حرارتی بالا: جیوه گرما را به خوبی هدایت می‌کند و به سرعت با دمای محیط اطراف خود به تعادل می‌رسد.
- کشش سطحی بالا: جیوه به راحتی به شیشه نمی‌چسبد و این امر باعث می‌شود که ستون جیوه در لوله دماسنج به راحتی حرکت کند.
- محدوده دمایی مناسب: نقطه انجماد پایین (38- درجه سانتیگراد) و نقطه جوش بالا (356 درجه سانتیگراد) جیوه، آن را برای اندازه‌گیری طیف وسیعی از دماها مناسب می‌سازد.
بیشتر بخوانید :
خطرات جیوه و جایگزین‌های ایمن‌تر
با وجود ویژگی‌های مفید جیوه در دماسنج‌ها، این فلز مایع یک ماده سمی است و می‌تواند خطرات جدی برای سلامتی انسان و محیط زیست ایجاد کند. جیوه از طریق استنشاق بخارات یا تماس پوستی جذب بدن می‌شود و می‌تواند به سیستم عصبی، کلیه‌ها و سایر اندام‌ها آسیب برساند. شکستن دماسنج جیوه‌ای می‌تواند منجر به آزاد شدن جیوه و آلودگی محیط شود، به همین دلیل، استفاده از جیوه در دماسنج‌ها در بسیاری از کشورها ممنوع شده است. با توجه به نگرانی‌های مربوط به جیوه، امروزه از مواد جایگزین ایمن تری در ساخت دماسنج‌ها استفاده می‌شود. برخی از جایگزین‌های ایمن‌تر برای جیوه عبارتند از:
- الکل رنگی: الکل رنگی (معمولاً قرمز یا آبی) یک جایگزین رایج برای جیوه است. الکل رنگی نسبت به جیوه سمیت کمتری دارد، اما انبساط حرارتی آن به اندازه جیوه یکنواخت نیست.
- گالینستن: گالینستن یک آلیاژ مایع از گالیوم، ایندیوم و قلع است که در برخی از انواع دماسنج‌ها، به ویژه دماسنج‌های پزشکی، استفاده می‌شود. گالینستن غیر سمی است و انبساط حرارتی آن مشابه جیوه است. این آلیاژ دقت بالایی را ارائه می‌دهد با این وجود، گران‌تر از الکل رنگی است.
- دماسنج‌های دیجیتال: دماسنج‌های دیجیتال از حسگرهای الکترونیکی برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند و نیازی به مایعات ندارند. این دماسنج‌ها بسیار دقیق، سریع و ایمن هستند و در انواع مختلفی برای کاربردهای مختلف در دسترس هستند. با این حال، دماسنج‌های دیجیتال معمولاً گران‌تر از دماسنج‌های الکلی و گالینستانی هستند.
بیشتر بخوانید :
نتیجه‌گیری
دماسنج های جیوه ای قدیمی ترین نوع دماسنج‌ها هستند که همچنان مورد استفاده قرار میگیرند. انبساط حرارتی یکنواخت، هدایت حرارتی بالا، کشش سطحی بالا و محدوده دمایی کاربردی از جمله ویژگی های محبوب جیوه برای استفاده از آن در دماسنج‌ها بوده است. با وجود این ویژگی‌های منحصر به فرد جیوه، به دلیل سمیت بالای آن دیگر در دماسنج‌ها استفاده نمی‌شود. جایگزین‌های ایمن‌تری مانند الکل رنگی، گالینستان و دماسنج‌های دیجیتال، با دقت و کارایی بالا، جایگزین جیوه شده‌اند و به ما امکان می‌دهند دمای محیط اطراف خود را با اطمینان و بدون نگرانی از خطرات زیست‌محیطی و بهداشتی اندازه‌گیری کنیم.