מדחום כספית

מדחום כספית או מד טמפרטורה כספית הוא מד חום המבוסס על כספית. הוא הומצא על ידי הפיזיקאי דניאל פרנהייט באמסטרדם, בשנת 1714. המד מורכב ממתקן דמוי נורה העשוי מזכוכית, המכיל כספית צמודה לשפופרת בעלת קוטר צר; נפח הכספית בשפופרת נמוך בהרבה מהנפח שיכול להיכנס בכל המתקן; עקב השוני בנפח, טור הכספית מגיע לגובה גדול יחסית לאורך המתקן. הרווח שמעל הכספית ניתן למילוי בחנקן, או שיהיה בפחות לחץ אטמוספירי, כלומר ואקום חלקי. כאשר הטמפרטורה של הכספית עולה הנפח שלה גדל.

כדי לסמן את המידות על המדחום, המתקן נבנה כך שיגיע לשיווי משקל תרמי, עם טמפרטורה סטנדרטית כגון תערובת קרח/מים, ואז עם תערובת אחרת כגון מים/קיטור, והמתקן מחולק לפרקי זמן קבועים בין הנקודות הקבועות. כעיקרון, מתקני המדחום העשויים מחומרים שונים (לדוגמה, מדחום על בסיס אלכוהול בעל תוסף צבע) צפויים להניב תוצאות שמעט חורגות אחת מן השנייה, עקב תכונות שונות של התרחבות חומר; בפועל, החומרים המשמשים נבחרים תוך התחשבות בעובדה כי תוצאותיהם יצאו מעט שונות, אך בגבול ההגיוני של הטמפרטורה האמיתית או הקרובה ביותר, ובכך בכל זאת יראו תוצאות דומות.

היסטוריה
שמאל|ממוזער|מדחום כספית גדול מזכוכית
המדען השוודי אנדרס צלזיוס, המציא את סולם הצלזיוס, שתואר בפרסומו "המוצא של סולם טמפרטורת הצלזיוס" (באנגלית: The Origin Of the Celsius Temperature Scale) בשנת 1742. צלזיוס השתמש בשתי נקודות קבועות בסולם שלו: טמפרטורה של קרח נמס
וטמפרטורה של מים רותחים. לא היה זה רעיון חדש, כיוון שאייזק ניוטון כבר עבד על דבר דומה. ההבדל ברעיונו של צלזיוס הוא בכך שהשתמש בהפשרה, ולא בקפיאה. הניסויים של צלזיוס לקביעת כיול טוב למדחום ארכו שני חורפים. על ידי ביצוע אותו הניסוי שוב ושוב, הוא גילה כי הקרח תמיד נמס באותה נקודת כיול במדחום. הוא מצא כי נקודה קבועה דומה גם בכיול של הפיכת מים רותחים לאדי מים. ברגע שהוציא צלזיוס את המדחום מן האדים, רמת הכספית טיפסה מעט. דבר זה היה קשור לקירור המהיר וההתכווצות של הזכוכית.

כשהחליט צלזיוס להשתמש בסולם הטמפרטורה שלו, הוא במקור הגדיר אותו "במהופך", כלומר הוא בחר להגדיר את נקודת הרתיחה של המים ב־C° 0 ואת נקודת הקפיאה ב־C° 100.
שנה לאחר מכן, הפיזיקאי הצרפתי ז'אן-פייר קריסטין  הציע להפוך את הסולם, כך שטמפרטורת הקפיאה תהיה C° 0 ונקודת הרתיחה תהיה C° 100. צלזיוס כינה סולם זה בשם "סולם מאה המעלות" (באנגלית: "Centigrade").

לבסוף, הציע צלזיוס שיטה לכיול המדחום:

1. יש להניח את גליל המדחום בתוך קרח נמס שעשוי מים טהורים, ולאחר מכן לסמן את הנקודה בה הנוזל במדחום מתייצב. נקודה זו היא נקודת הקפיאה/הפשרה של המים.

2. באותו האופן יש לסמן את הנקודה בה הנוזל מתייצב, הפעם כאשר מד החום נמצא בתוך אדי המים הרותחים.

3. יש לחלק את האורך בין שתי הנקודות למאה חלקים שווים. נקודות אלה הן נאותות לכיול משוער, אך שתיהן עשויות להשתנות עם הלחץ האטמוספירי. כיום, הנקודה המשולשת של המים משמשת במקום נקודת הקפיאה (הנקודה המשולשת היא ב־K 273.16, או C° 0.01).

לפני התגלית בנוגע לטמפרטורה התרמודינמית האמיתית, המדחום הגדיר את הטמפרטורה; מדחום שעשוי מחומרים אחרים יגדיר סולמות טמפרטורה שונים (מדחום אלכוהול עם תוסף צבע יניב תוצאה מעט שונה מזה שיתן מדחום כספית).

מדחום מקסימלי
ממוזער|שמאל|תקריב של מדחום מקסימלי. ניתן להבחין ברווח בכספית

ממוזער|שמאל|מדחום כספית רפואי מזכוכית המראה את הטמפרטורה C° 38.7

סוג ייחודי של מדחום עם כספית, נקרא מדחום מקסימלי (באנגלית: "Maximun Thermometer"), ועובד בצורה של בנייה קרובה לצוואר המתקן. כאשר עולה הטמפרטורה, הכספית נדחפת דרך ההצרות תחת כוח ההתרחבות. כאשר צונחת הטמפרטורה, טור הכספית אינו יכול לחזור מטה (ישנו רווח בטור הכספית), ולכן היא נשארת סטטית במתקן. לאחר מכן המתבונן יכול לקרוא את הטמפרטורה. על מנת "לאתחל" את המדחום יש צורך לנערו בחוזקה. סוג זה של מדחום נהוג לשימוש ברפואה, איתו מודדים חום גוף בעיקר בתוך הפה, אוזן או בית שחי. עקב הסיכון שבהרעלת כספית, בשנת 2013 אסר משרד הבריאות הישראלי על שימוש במדחום כספית.

ראו גם
 מדחום

קישורים חיצוניים



הערות שוליים

כספית
קטגוריה:טמפרטורה
קטגוריה:הולנד: המצאות
קטגוריה:כספית