Tại sao chỉ có nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế rượu mà không có nhiệt kế nước?

Về cơ bản, để làm một “nhiệt kế chất lỏng” người ta cần chọn chất lỏng có các tính chất sau: 1. Phạm vi đo rộng (không đông – không sôi) - Nhiệt kế thủy ngân đo được từ khoảng –38 °C đến +356 °C. - Nhiệt kế rượu (thường là cồn nhuộm màu) đo được từ khoảng –115 °C đến +78 °C. – Nếu dùng nước, nó sẽ đóng băng ở 0 °C và sôi ở 100 °C (ở áp suất khí quyển chuẩn), do đó chỉ đo được trong khoảng rất hẹp (0…100 °C), không dùng được ngoài khoảng này. 2. Độ co dãn (hệ số nở khối) đủ lớn và gần như tuyến tính - Thủy ngân có hệ số nở tương đối lớn và thay đổi thể tích gần tuyến tính theo nhiệt độ, cho vạch chia thang đo rõ, ổn định. - Rượu có hệ số nở còn lớn hơn, dễ nhìn qua màu nhuộm. – Nước tuy cũng nở vì nhiệt, nhưng độ nở lại không đều (không tuyến tính) và thậm chí còn co lại khi 0–4 °C, rất khó hiệu chuẩn chính xác. 3. Tính chất bề mặt và tương tác với ống thuỷ tinh - Thủy ngân không ướt ống thủy tinh, giữ bọt cầu kín, không dính thành ống nên vạch mức rõ ràng. - Rượu có độ căng bề mặt và chỉ ướt nhẹ, cũng nhìn thấy dải cột chất lỏng tương đối dễ. – Nước ướt mạnh thủy tinh, gây hiện tượng dính thành ống, meniscus (vầng nước) phức tạp, khó xác định đúng vạch chia. 4. Ổn định hoá học và an toàn - Thủy ngân không bay hơi mạnh, không tự phân hủy ở nhiệt độ đo. - Rượu bay hơi nhưng có thể nhuộm màu, đậy kín bình kín. – Nước dễ mọc vi khuẩn, tảo, đóng rong rêu, làm sạch khó khăn, dễ vỡ tổ hợp meniscus–ống, ảnh hưởng độ chính xác. Vì những lý do trên – đặc biệt là giới hạn nhiệt độ (0…100 °C) và tính chất bề mặt kém – người ta không chế tạo “nhiệt kế nước” mà ưu tiên dùng thủy ngân, rượu hoặc các chất lỏng kỹ thuật khác (dầu silicone, toluen…) có đặc tính phù hợp hơn.