Под градусом

Конструкция ртутного термометра проста и изящна – не зря же люди изобретали его много лет. И какие люди! Над аппаратом, измеряющим количество выделяемого тепла, на рубеже XVI–XVII веков работали инженеры и ученые всей Европы. Первым в 1597 году появился воздушный термоскоп – детище Галилея. Это был стеклянный шарик, размером с елочный, к которому была припаяна стеклянная соломинка. Ученый грел этот резервуар в ладонях, потом опускал конец трубочки в емкость с окрашенной водой. Шар начинал остывать, давление воздуха в нем уменьшалось, и вода поднималась по соломинке. Конечно, этот прототип нельзя назвать измерительным прибором, ведь у него даже не было шкалы. Спустя четверть века соотечественник Галилея, физиолог Санторио, создал нечто похожее, но уже с использованием делений. Санторио первым выяснил, что здоровое человеческое тело имеет постоянную температуру, и счел отклонение от нее симптомом болезни. Термометры Санторио были довольно громоздкими, на них приходилось долго дышать или согревать их руками, однако свой вклад в изобретение полезного прибора они внесли.

Галилеевский термоскоп ученые постепенно довели до совершенства. Сначала к нему добавили шкалу в виде бусин и выкачали воздух из шарика и трубки. Потом убрали сосуд, всю конструкцию перевернули резервуаром вниз, а внутрь налили винный спирт. Ртуть же «подсмотрели» в опытах ученика Галилея – математика и физика Эванджелиста Торричелли, который открыл атмосферное давление и сделал первый барометр. Ученый просто налил ртуть в чашку и поставил сверху пробирку отверстием вниз. Жидкий металл двигался по пробирке в зависимости от изменения давления. Вскоре появились другие барометры, более удобные, а вот в термометре ртуть прижилась.

 

Эванджелиста Торричелли Гравюра Камиля Фламмариона, 1873 г. www.sciencesource.com

Теперь надо было разработать четкую измерительную шкалу. Ученые долго искали, какая температура может стать оптимальной исходной точкой – момент замерзания воды, таяния льда или даже масла? Мы хорошо знаем о шкалах Цельсия и Фаренгейта, помним о шкале Кельвина, но на самом деле имен здесь больше. В разное время предлагались шкалы Реомюра (ее даже применяли в Российской империи до 1917 года, по ней вода кипит при 80°), Делиля (вода закипает при нуле, а замерзает при 150°), Ранкина (начинается с абсолютного нуля).

Если не считать градуировки с помощью бусин, которую сделали последователи Галилея, первой измерительной шкалой термометр снабдил Габриэль Фаренгейт в 1724 году. Ноль по ней – температура снега, смешанного с солью и нашатырным спиртом, 98° – температура нашего тела, а при 212 закипает пресная вода. Элегантное решение сразу приняли во многих странах, но через 20 лет появилась шкала Цельсия – еще более простая, и со временем на нее перешли всюду, кроме США (также шкалу Фаренгейта используют на Багамах, Каймановых островах, в микронезийской республике Палау и государстве Белиз в Центральной Америке). Цельсий поначалу взял за ноль температуру кипящей воды, а за 100° – точку таяния льда. Позже эту шкалу перевернули, но вот кого посетила эта идея – точно неизвестно: в списке «подозреваемых» – ботаник Линней, астроном Штремер и сам Цельсий.

Уже в XVIII веке термометры стали ценным товаром, но вот в медицине зарекомендовали себя намного позже. Даже в XIX веке не все доктора считали измерение температуры тела полезной процедурой, на которую стоит тратить время. И их можно понять: до середины столетия градусники были 30-сантиметровыми, показания снимали по 20 минут. Мини-версию длиной 15 см догадался сделать английский врач сэр Клиффорд Оллбат только в 1867-м.

Когда мы зажимаем градусник под мышкой, ртуть нагревается и расширяется, двигаясь по стеклянному каналу, и останавливается на максимальной (в данный момент) отметке. «Скатиться» обратно после охлаждения она не может. Ртуть, которая остается в резервуаре, сжимается, и «ниточка» между ней и той порцией, что поднялась по градуснику, рвется на уровне узенького капилляра между ртутной колбой и измерительной трубкой. Восстановить эту «связь» можно, только хорошенько встряхнув термометр. Именно в этот момент градусники часто выскальзывают из рук и с размаху летят на пол. Опубликованы страшные цифры: ежегодно в России разбивается почти 9 млн градусников! Из каждого вытекает примерно 2 г ртути, итого 18 т в год. Из них правильно утилизируется только одна тонна – остальные, очевидно, отравляют окружающую среду. 

Первым делом разбегающуюся ртуть надо собрать в одну каплю – чем она больше, тем меньше поверхность испарения, и наоборот: если каплю размазать на множество мелких шариков, испарение подскочит до 100 мкг/м3, что уже намного более опасно. Именно с этой цифры начинается порог отравления, хотя, конечно, для острой интоксикации одного разбитого градусника недостаточно. Если какой-нибудь шарик закатится в укромный уголок за плинтусом, и его никто не будет трогать, он покроется пленкой оксида ртути и вообще не будет испаряться. Но если механическое воздействие будет постоянным (например, шарик будет лежать между половицами, которые колеблются, когда вы по ним ходите), незаметная капля будет испускать пары, пока совсем не испарится. Трехмиллиметровому шарику ртути для этого потребуется года три.
Чтобы остановить испарение в первые же минуты, надо охладить помещение минимум до 17 °С – распахнуть окна, отключить отопление. Дальше надо развести в банке марганцовку и отправлять в этот раствор шарики ртути и осколки термометра, которые удастся собрать на бумагу или скотч. Ни в коем случае не используйте для этого пылесос, не смывайте ртуть в унитаз и не стирайте одежду, которая контактировала с ртутью. Когда все шарики и стекло собраны, моете пол водой с мылом и содой, а все вещи, на которые могло попасть «жидкое серебро», включая бумагу и перчатки, собираете в один пакет и завязываете. После этого надо звонить в санэпидстанцию или МЧС, где вам должны подсказать, куда все это отнести. И туда же надо звонить первым делом, если вы не можете собрать ртуть самостоятельно – например, если термометр разбился не на гладком полу, а на щербатом, или где-нибудь в шкафу.

К сожалению, в нашей стране не существует системы утилизации ртутных термометров. В больших городах работают пункты приема таких приборов, есть частные предприятия, которые занимаются утилизацией. А в городках и селах такого нет. Поэтому люди обычно выбрасывают разбитые или неисправные градусники на свалки. Представители же МЧС и СЭС далеко не всегда приезжают по таким вызовам. Если они откажут и вам, вы имеете право звонить в вышестоящие подразделения и требовать оказания помощи.

Как распознать отравление парами ртути, ведь они не имеют ни цвета, ни запаха? Первым сигналом будет легкий металлический привкус во рту. Если после этого ничего не предпринимать, появится слабость, начнутся головные боли, тошнота и т. д. Более страшных симптомов ждать не стоит – надо вызывать врача, а больного поить водой и энтеросорбентами. Надеемся, до этого не дойдет, ведь вы теперь во всеоружии.

А вот жидкая ртуть не так опасна. Даже если ее проглотит ребенок, шарики пройдут через его кишечник, совершенно не всасываясь – не та консистенция. Конечно, экспериментировать не надо – еще и потому, что ртуть в итоге попадет в канализацию и будет вредить уже оттуда.

При всей своей точности (максимальная погрешность – 0,1°) ртутные термометры потенциально опасны, и их использование надо прекращать. С 2020 года они исчезнут из производства и продажи. Чем теперь мерить температуру, если электронным градусникам уже нет доверия? Существуют, например, инфракрасные термометры – ушные, лобные и даже бесконтактные. Работают они от батареек, показания снимают быстро, а из минусов – требовательность при измерениях и высокая цена (от тысячи рублей). Еще вариант – галинстановые градусники. Внешне они почти не отличаются от ртутных, только в них закачан нетоксичный сплав галинстан: смесь галлия, индия и олова. Такие градусники тоже недешевые, но доступнее инфракрасных. Главный минус, о котором говорят большинство пользователей, – галинстановый градусник очень трудно «стряхнуть». И он не выдержит температуры ниже минус 16 °С – лопнет.