Chất lỏng trong nhiệt kế lúc nhiều, lúc ít

Nhiệt kế là dụng cụ y tế được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Trên thị trường, có nhiều loại nhiệt kế với mẫu mã và cách thức sử dụng khác nhau, chẳng hạn như: nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế điện tử, nhiệt kế hồng ngoại... Đặc biệt, trong tình hình dịch bệnh bùng phát như hiện nay, hầu hết mỗi gia đình đều nên dự phòng trong nhà một loại nhiệt kế phù hợp để chủ động bảo vệ sức khỏe cho mình và những người thân yêu.

So với các loại nhiệt kế điện tử thì nhiệt kế thủy ngân là loại nhiệt kế lâu đời nhất và được sử dụng nhiều nhất ở các cơ sở y tế của nước ta. Tuy không cho ra kết quả nhanh như các loại nhiệt kế hiện đại, nhưng ưu điểm nổi trội của nhiệt kế thủy ngân là tính chính xác, kết quả tương đối đúng với nhiệt độ bên trong cơ thể người. Thân nhiệt là bao nhiêu thì chất lỏng trong nhiệt kế - thủy ngân sẽ dâng lên bấy nhiêu.

Vậy tại sao trong nhiệt kế người ta dùng chất lỏng? Đơn giản vì chất rắn nở vì nhiệt rất ít và khi trở lại nhiệt độ ban đầu thể tích của chúng không hoàn toàn trở lại thể tích ban đầu. Do đó nhiệt kế dùng chất rắn sẽ không nhạy và không chính xác. Chất khí nở vì nhiệt rất nhiều, dùng chất khí cho phép xác định được nhiệt độ trong những khoảng rất lớn, nhất là khi dùng các khí khó hóa lỏng như hiđrô, nitơ. Do nở vì nhiệt nhiều nên nhiệt kế dùng chất khí sẽ rất cồng kềnh và không tiện dụng. Còn chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn và không quá nhiều như chất khí; khi trở lại nhiệt độ ban đầu thể tích của chúng có thể coi như trở lại đúng bằng thể tích ban đầu. Do đó, chất lỏng được chọn để chế tạo nhiệt kế. Chất lỏng được chọn ở đây chính là thủy ngân. Thủy ngân là một kim loại phổ biến duy nhất ở thể lỏng, màu trắng bạc, không mùi, bay hơi chậm ở nhiệt độ phòng 25 độ C. Một cây nhiệt kế thủy ngân chỉ chứa khoảng 0.61 grams thủy ngân. Mặt khác, thủy ngân là kim loại dẫn nhiệt tốt nên dễ đạt trạng thái cân bằng nhiệt với môi trường xung quanh, nó lại không dính ướt vào thủy tinh như nhiều chất lỏng khác.

Trong quá trình đo thân nhiệt, nhiệt độ thay đổi làm cho cột độ chạy để mở rộng hoặc kéo thủy ngân trong ống xuống. Khi thân nhiệt càng cao thì lượng thủy ngân trong nhiệt kế càng dâng lên cao. Điều này dựa theo nguyên lý sự giãn nở của thuỷ ngân theo nhiệt độ, một hiện tượng vật lý thường gặp nóng nở ra, lạnh co lại. Điều này cũng lý giải vì sao chất lỏng trong nhiệt kế lúc nhiều, lúc ít. Sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh gây ra sự thay đổi thể tích của vật thể. Đó là do sự chuyển động các hạt trong các chất theo sự thay đổi của nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên, sự chuyển động của các hạt tăng lên làm tăng biên độ rung động tăng, sẽ làm cho vật chất dãn nở; khi nhiệt độ giảm, biên độ rung của hạt sẽ giảm đi, vật sẽ bị co lại. Đối với vật chất bình thường, hiện tượng nóng nở ra, lạnh co lại là điều đương nhiên, nhưng cũng có ngoại lệ, ví dụ nhiệt độ của nước càng thấp thì thể tích càng lớn.

Nhiệt kế thủy ngân là nhiệt kế chính xác nhất trong tất cả các dòng nhiệt kế, được cho là chuẩn đo nhiệt độ trong y học. Tuy nhiên, thủy ngân rất độc, khi tiếp xúc với cơ thể có thể gây ra nhiễm độc. Do đó, trong quá trình sử dụng cần thận trọng để tránh làm vỡ nhiệt kế. Tuy hấp thu rất ít qua đường tiêu hóa nhưng thủy ngân rất độc khi hít trực tiếp. Khi nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, điều nguy hiểm nhất là thủy ngân phát tán ra không khí và bị hít vào phổi. Khi xâm nhập vào phổi, thủy ngân sẽ qua màng phế nang vào máu đến các cơ quan chức năng như thận, gan lách, hệ thần kinh trung ương gây viêm phổi nặng, mất trí nhớ, lơ mơ, co giật, nôn ói, viêm ruột. Trong một số trường hợp tiếp xúc với lượng thủy ngân lớn có thể gây ngộ độc cấp tính, suy hô hấp, thậm chí tử vong. Khi nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, thủy ngân sẽ trào ra, hình thành các hạt thủy ngân lăn tròn trên đất. Để tránh ngộ độc khi thủy ngân bốc hơi, điều quan trọng nhất là phải nhanh chóng đưa người thân đến khu vực an toàn. Sau đó thay quần áo, đeo găng tay cao su, khẩu trang y tế và thu dọn thủy ngân đúng cách.