19.06.2012., utorak
Sixov termometar
|
Recimo da je inspiracija za ovaj članak dijelom bio genijalni kanal na YouTubeu zvan engineerguyvideo, na kojem autor na jednostavan i simpatičan način, bez iritantnog ponašanja koje vidimo u modernim dokumentarcima, objašnjava fascinantna tehnološka dostignuća koja uglavnom uzimamo zdravo za gotovo, a bez kojih bi živjeli puno lošije. Da imam kameru, bolji život i više muda, i ja bih na svojem kanalu pravio takve filmove, ali za sada se moram šlepati tekstovima. :) Stižu nam vrućine, pa je njihovo praćenje bar nekakva zanimacija i olakšanje. Za sve ostalo, tu je klima-uređaj. :) Danas su najmoderniji mjerni uređaji mahom digitalni, međutim analogni se još uvijek koriste za podršku. I jedni i drugi imaju prednosti i mane, međutim analogni su zanimljiviji jer se njima čak može educirati o nekim fizikalnim fenomenima. Klasični termometar sa živinom niti uređaj je koji se dugo razvijao i koji zbog toga nema jednog pronalazača. Često se spominje Galileo, međutim on je zaslužan za termoskope, uređaje koji pokazuju promjenu temperature, ali nemaju ljestvicu, tj. ne kvantificiraju promjenu, pa se njima ne može mjeriti. Klasični termometar je odličan onda kada treba mjeriti trenutnu temperaturu, recimo nekakve smjese u reakcijskoj posudi. Ipak, postoje slučajevi kada je to potpuno nepoželjno, primjerice kod mjerenja maksimalne tjelesne temperature. Zato se netko sjetio suziti kapilaru na jednom mjestu, tako da prilikom pada temperature stezajuća nit žive pukne u suženju i u kapilari ostaje zabilježen maksimum. Medicinski maksimum termometar smo vidjeli svi, meteorološki malo tko. Veći je, pokriva puno veći raspon temperatura i puno je skuplji, ali resetira se na isti način - potresanjem. Minimalnu temperaturu mjeri se puno drukčijim uređajem, minimum-termometrom. Senzor mu je puno veći, često izgleda kao zdepasta i debela račva ispunjena alkoholom i nataljena na dosta debelu kapilaru u kojoj je mali komadić obojenog, tankog staklenog štapića koji može kliziti. Termometar obvezno stoji horizontalno da klizač ne spuzne. Kada temperatura pada, alkohol se steže i za sobom povlači klizač, a kada temperatura krene rasti, alkohol se giba u drugom smjeru, strujeći polako kraj klizača koji stoji na mjestu, bilježeći minimalnu temperaturu dok uređaj netko ne resetira naginjanjem, tako da klizač padne na kraj alkoholne niti. Izvrsnu sliku koju ne hotlinkam zbog poštivanja copyrighta možete vidjeti ovdje, gdje se vidi minimum koji iznosi 15 °C i trenutna temperatura od 22.5 °C. James Six rođen je u kanterburškoj obitelji tkalaca svile. Nisam pronašao previše podataka o njemu, međutim čini se da se radi o samoukom čovjeku koji se bavio znanstvenim radom te je posljedično primljen u Kraljevsko društvo. Bavio se meteorologijom i astronomijom, međutim ostao je zapamćen po svom izumu minimum-maksimum termometra iz 1780. godine. Veliku sliku onoga što je moguće originalni termometar iz 1782. godine možete vidjeti ovdje, na slici Oceanografskog muzeja u Monaku. Ne znam je li minimum-termometar već postojao u to vrijeme ili je izveden iz Sixovog, no imaju slične elemente. Osnova uređaja je U-cijev do pola ispunjena živom s dva vršna spremnika. Što je cijev deblja, to je u njoj rastezanje žive manje, ali to troši više žive, stoga jeftini primjerci imaju tanke kapilare i pokazuju ne baš male greške. Na vrhu lijevog kraka je zataljeni veći spremnik alkohola koji služi kao senzor, a na vrhu desnog mali spremnik u kojem ima nešto malo alkohola iznad kojeg je snižen tlak i služi kao prostor za kompenzaciju rastezanja. Da pare nema, tekućine bi probile staklo jer su vrlo teško stlačive.
Živa u uređaju ne igra ulogu mjernog medija, već prijenosnika sile u obliku tekućeg klipa. Mjerni medij je alkohol. U svakom kraku cijevi je klizač/marker koji ne puzi dolje zato što ga drži pozadinski magnet, ili zato što je napravljen u obliku male napete metalne trake koja se sama drži u cijevi, kao što je to bilo u originalnoj verziji. Kada raste temperatura, alkohol se u velikom spremniku lijevog kraka širi i gura živu. U desnom kraku živa raste i gura klizač prema vrhu, bilježeći maksimum. Kada temperatura krene padati, alkohol se steže, povlači za sobom živu, a klizač ostaje na mjestu. Međutim sada u lijevom kraku živa sada raste i gura lijevi klizač, mjereći minimum. Ako je živa neprekinuta i ljestvica dobro nacrtana, trenutna se temperatura vidi kao identična vrijednost u oba kraka. Korisno je napomenuti da su ljestvice međusobno obrnuto okrenute, na što treba obraćati pozornost prilikom očitavanja.
Uređaj se, ovisno o izvedbi, resetira na nekoliko načina. Prva verzija sadržavala je male opruge kao klizače, te sa strane maleni magnet. Kada bi netko htio resetirati termometar, uzeo bi magnet i povukao klizač tako da sjedne na površinu žive. To je u slučaju nesmotrenosti znalo dovesti do toga da klizač upadne u živu, pa da izvlačenjem razbije njenu cjelovitost. Jedna od kasnijih verzija sadrži specijalne klizače koji su zapravo sitni štapići od nekog materijala kojeg privlači magnet, presvučeni obojanim staklom, kao na slici. Klizači su uži od kapilare, a na fiksnom položaju drži ih magnetna ploča koja je iza mjerne ljestvice. Magnetna sila dovoljno je slaba da dopusti živi guranje klizača, ali dovoljno jaka da klizači pod utjecajem gravitacije ne potonu. Resetiranje se odvija pritiskom na tipku koja odmiče magnetnu ploču, oslabljuje silu, pa klizači padaju na živu, kao na ovom videu. Ako Sixov termometar ostavite 24 sata bez resetiranja, pokazat će vam temperaturne ekstreme tijekom jednog dana. Ostavite li ga zaboravljenog cijelo desetljeće, zabilježit će ekstreme desetljeća. Najnovije verzije više ne koriste živu, već neku gustu obojanu tekućinu koja se ne miješa s alkoholom, ali princip rada je identičan uobičajenoj modernoj verziji s tipkom. Pošto se danas živa gotovo svugdje izbacuje iz uporabe, sve je teže naći tu, po meni ljepšu verziju. Međutim za RH još neko vrijeme nema straha jer pošto nismo u EU, na odjelima za vrtnu opremu velikih trgovina može se naći samo takva. Za sve ostalo, tu je eBay. Problem Sixovih termometara jest što im često pukne živin klip uslijed nepravilnog transporta. To se najčešće može riješiti blagim potresanjem kao kod maksimum-termometara, ali nema neke garancije da će uspjeti do kraja. Stoga pri kupovini provjerite cjelovitost klipa pošto većini bude razdvojen. Cijena uređaja varira od 70-ak do preko dvostruko više cijene, po mojem mišljenju samo zbog obijesti prodavača i nabavljača. Mislim da je stvar genijalno izvedena. Fascinira me to da je čovjek, ne želeći se svaku noć buditi u sitne sate, sjeo i krenuo dizajnirati uređaj, pa uz pomoć trika i znanja o fizici rješio problem. To je po meni prava kreativnost. U jednoj posthumnoj objavi Jamesa Sixa 1794. godine, napomenuo je da bi njegov termometar mogao poslužiti za mjerenje temperature duboko u moru. To se i dogodilo, međutim prošla su desetljeća prije nego li je jedan drugi znanstvenik (W. A. Miller) poboljšao točnost mjerenja u uvjetima visokih tlakova koji ga inače remete. Sve u svemu, Sixov termometar ostao je desetljećima najbolji uređaj za mjerenje temperatura u vodenim bezdanima. Koristio se i na brodu HMS Challenger u sklopu poznatih ekspedicija. Kasnije je zamijenjen tzv. okretnim termometrom s prekidnom živinom niti. Ako mislite nabaviti Sixov termometar koji sadrži živu, pobrinite se da je izvan domašaja djece koja bi ga mogla razbiti. Da bi osigurali što veću točnost mjerenja, postavljajte ga u hlad, na barem metar i pol visine da smanjite greške uslijed toplinskog zračenja tla. Resetiranje je najbolje učiniti između podnevnih i vrlo ranih jutarnjih sati kada se očekuju ekstremi. |
