Действие ртутного градусника основано на тепловом (термическом) расширении ртути: при повышении температуры объём ртути увеличивается и столбик ртути в узком стеклянном капилляре поднимается, при охлаждении — опускается. Это позволяет связывать положение столбика с температурой.
Формулы (приближённо):
- объемное расширение жидкости: $\Delta V=\beta V_0\Delta T$,
- соответствующее изменение высоты столбика при поперечном сечении $A$: $\Delta h=\frac{\Delta V}{A}=\frac{\beta V_0}{A}\Delta T$.
Преимущества ртути: хорошо видимый мениск, не смачивает стекло, заметное и относительно линейное расширение в широком диапазоне температур. Недостатки: токсичность, замерзает при $-38.83^{\circ }\mathrm{C}$ и кипит при $356.7^{\circ }\mathrm{C}$.