Beeinflusst die Schwerkraft die Temperaturmessung eines Quecksilberthermometers?

Ich erinnere mich, als ich in der Grundschule war, gab mir der Lehrer für Naturwissenschaften die Verantwortung für ein Quecksilberthermometer. Ich verstehe die dahinter stehende Mechanik nicht ganz, außer dass Quecksilber sich ausdehnt, wenn es heiß ist, und sich zusammenzieht, wenn es kalt ist, und dass dies an einer Temperaturskala entlang des Schafts des Thermometers abgelesen werden kann.

Im Hinterkopf habe ich diesen Zweifel, wie die Schwerkraft die Bewegung beeinflusst. Nachdem ich gesehen hatte, dass die meisten Thermometer vertikal an einer Wand aufgehängt waren, tat ich es ebenso, indem ich das Thermometer aufrecht auf den Boden stellte und gegen die Fensterbank neben meinem Schreibtisch lehnte. Dies ist in Ordnung, bis eines Tages ein starker Windstoß wehte und das Thermometer flach auf den Boden fiel, das Glasgehäuse zerschmetterte und das Quecksilber austrat, was zur Evakuierung der gesamten Klasse führte.

Nach diesem Vorfall habe ich meine Lektion gelernt und das neue Thermometer flach liegend anstatt aufrecht hingestellt. Aber die Lektion, die ich nicht gelernt habe, ist, wie die Schwerkraft das Verhalten eines solchen Thermometers beeinflusst. Hoffe, hier etwas zu lernen.

Antworten (1)

Der Einfluss der Schwerkraft ist ziemlich vernachlässigbar. Die Schwerkraft sorgt nur dafür, dass sich das Quecksilber auf der rechten (unteren) Seite des Glashohlraums konzentriert und keine Blasen darin entstehen. Dafür sorgt im dünnen Glasröhrchen ohnehin die Oberflächenspannung: Flüssigkeiten wollen in ihnen auch ohne Schwerkraft keine Löcher schlagen. Solange die Schwerkraft stark genug ist, um das Quecksilber unten und die Luft oben zu halten, spielt es keine Rolle, wie stark sie ist. Zumindest ist der Einfluss nicht nachweisbar für Änderungen der Schwerkraft, die wir auf der Erde erreichen können. Ein stärkeres Gravitationsfeld könnte das Quecksilber höchstens ein wenig komprimieren, aber da die Flüssigkeit ohnehin nahezu inkompressibel ist, werden Sie kaum eine Abnahme feststellen können.

Das Thermometer ist ein Thermometer, kein Schwerkraftmesser, daher sollte es nicht schockieren, dass der Einfluss der Schwerkraft auf seine Anzeige vernachlässigbar ist. Das muss so sein, damit das Thermometer seine Aufgabe erfüllen kann. Wenn Ihr Thermometer waagerecht aufgestellt wird, ist das kein wirkliches Problem, da die Oberflächenspannung meist stärker als die Schwerkraft ist und verhindert, dass die Luft „in“ das Quecksilber eindringt. Die Oberflächenspannung hält auch die Form der Quecksilberoberfläche im dünnen Rohr relativ zum Glas mehr oder weniger unabhängig von der Richtung des Gravitationsfeldes.

Wenn Sie mit einem medizinischen Quecksilberthermometer stark genug schütteln, können Sie das Quecksilber am Ende verdrängen.

Was ist, wenn Sie es auf den Kopf stellen?
Können Sie bestätigen, ob sich Luft im Thermometer befindet oder ob es vakuumversiegelt ist? Und wie verhindert es eine Verschiebung an der Birne, wo Quecksilber im Vergleich zum Schaft ein höheres Gravitationspotential hat, wenn das Thermometer flach auf den Boden gelegt wird?
Hallo Bernhard, du kannst es auf den Kopf stellen, aber das Quecksilber wird dazu neigen, im gleichen Teil des Gefäßes zu bleiben, der Birne - die jetzt oben ist -, weil man, um auf den Boden zu gelangen, Blasen in der Dünne erzeugen müsste Röhre, die die Oberfläche des Quecksilbers vergrößert und dafür Energie kostet (Oberflächenspannung). Wenn also das dünne Glasrohr dünn genug ist und/oder die Schwerkraft/Beschleunigung klein genug ist, können Sie es vernachlässigen, das Thermometer behält die Form, die wir erwarten, und ignoriert, welche Richtungen nach unten und welche Richtungen nach oben zeigen. Ich habe das Gefühl, dass ich mich wiederhole.
@QuestionOverflow, normalerweise bringt man Stickstoff mit einem viel niedrigeren Druck über das Quecksilber oder Luft. Aber es spielt keine Rolle. Selbst wenn Sie normale Luft dort drüben anbringen, funktioniert das Thermometer irgendwie, da die Luftdichte vernachlässigbar ist und das Quecksilber schwer und fast nicht komprimierbar ist und vorschreibt, wo die Grenze zwischen Quecksilber und Gas sein wird.
Beeinflusst die Schwerkraft die Temperaturmessung eines Quecksilberthermometers?
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