กฤษณา ศิรเลิศมุกุล

    พวกเราคงจะชินตากับ ภาพของเหลวที่ไหลขึ้นลง อยู่ในเทอร์โมมิเตอร์ตามค่าอุณหภูมิ ที่สูงขึ้นหรือลดต่ำลง ทำไมของเหลวนั้น จึงแสดงอาการตอบสนองต่อความร้อน ในลักษณะเช่นนั้น และทำไมมันจึงไม่แข็งตัว ไปที่อุณหภูมิต่ำมากๆ หรือระเหยไปที่อุณหภูมิสูงๆ เจ้าของเหลวนี้มีสมบัติพิเศษอย่างไร?

    นับแต่มันได้ถือกำเนิดมา ช่วงใกล้ปลายศตวรรษที่ 16 เจ้าเครื่องมือ ที่มีของเหลวบรรจุในหลอดแก้ว ใช้วัดค่าอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง หรือที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์ โดยทั่วไปบรรจุของเหลว ที่ถูกเก็บกักอยู่ใน หลอดคาปิลลารีแคบๆ ซึ่งของเหลวนั้นมีการเคลื่อนที่สูงขึ้น และลดลงตามสภาพอุณหภูมิ ที่เปลี่ยนแปลงโดยปริมาตรของเหลวนั้น จะตอบสนองต่ออุณหภูมิและมีการขยายตัวไปในทุกทิศทางอย่างสม่ำเสมอ และเมื่อมันถูกจำกัดอยู่ในหลอดแก้วทรงแคบๆ ยาวๆ มันจึงสามารถขยายตัวได้ ในทิศทางเดียว คือ ตามความยาวของหลอด ในแนวที่เราเห็นมันเคลื่อนที่สูงขึ้น หรือลดลง ทำให้เราสามารถวัดอุณหภูมิในขณะนั้นได้ และการที่มันมีระดับ ของการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูม ิที่คงที่ในช่วงอุณหภูมิหนึ่งๆ ที่ของเหลวนั้นคงสภาพได้ ในสภาวะของเหลว จึงได้กลายมาเป็นเทอร์โมมิเตอร์ ที่มีความเที่ยงตรง และได้มาตรฐานในการวัด และใช้กันมาจนทุกวันนี้ ไม่ว่าจะเป็นในงานทางการแพทย์ การศึกษาวิจัย หรือจนถึงงานวัดอุณหภูมิ ทางอุตุนิยมวิทยา

    เจ้าของเหลวที่มีพฤติกรรมการขยายตัว ที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิอย่างสม่ำเสมอที่ว่านี้ก็คือ ปรอทและเอธานอล นั่นเอง และเจ้าของผลงานประดิษฐ์ เทอร์โมมิเตอร์ก็คือ แดเนียล กาเบรียล ฟาเรนไฮน์ (1686-1736) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันที่นำเอธานอลมาใช้ในเทอร์โมมิเตอร์ในปี 1709 และปรอทมาใส่ในเทอร์โมมิเตอร์ในปี 1714 (ซึ่งทำให้เขาได้รับเกียรติ ให้นำนามสกุล ฟาเรนไฮน์มาใช้เป็นสเกลบอกค่าอุณหภูมิ) เทอร์โมมิเตอร์ สามารถวัดค่าอุณหภูมิได้ ทั้งที่สูงและต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น? เป็นเพราะว่าปรอทนั่น มีจุดเยือกแข็งและจุดเดือดที่ –38.9 และ 356.6 องศาเซลเซียสตามลำดับ จึงมีประโยชน์ในการใช้งาน ที่อุณหภูมิสูงกว่า จุดเดือดของน้ำมากๆ และเอธานอลก็มีจุดเยือกแข็งและจุดเดือดที่ –114.1 และ 78.3 องศาเซลเซียส ตามลำดับ จึงมีประโยชน์ในการใช้งาน ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำมากๆ และสีเงินของปรอท ก็ช่วยทำให้มองเห็นระดับของ ของเหลวที่สูงขึ้น หรือลดลงได้ง่าย ส่วนเอธานอลนั้น จำเป็นต้องมีการเจือสี เช่น สีแดงลงไป เพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจน นอกจากนี้วัสดุที่ใช้บรรจุของเหลวก็มีความสำคัญไม่น้อยเช่นกัน เพราะโดยทั่วไปแล้ว ของเหลวมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว ที่กว้างกว่าของแข็ง จึงควรเลือกใช้วัสดุที่มีความทน ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้สูง ในปัจจุบันใช้ Pyrex glass ซึ่งเป็นชนิดที่นิยม ทำเป็นอุปกรณ์เครื่องแก้ว ในห้องปฏิบัติการมาทำเทอร์โมมิเตอร์

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved