دما و دماسنجی-1

مقدمه: فصل چهارم کتاب فیزیک دهم به یکی از شاخه‌های فیزیک کلاسیک، یعنی گرما می‌پردازد. پدیده‌های زیادی هستند که این شاخه از فیزیک به بررسی آنها می‌پردازد. مانند: چرا آتش نشان از لباسهای براق استفاده می‌کنند؟ دلیل بادهای ساحلی چیست؟ چرا در ساخت پل‌ها، آنها را بصورت بخش‌های مجزا می‌سازند؟

فصل با معرفی دما به عنوان یکی از کمیت‌های اصلی شروع می‌شود. در ادامه به بررسی انبساط گرمایی در جامدات و گازها می‌پردازیم. سپس به بررسی مفهوم گرما و نحوه‌ی محاسبه آن می‌پردازیم. در ادامه به بررسی محاسبه‌ی گرما در وقتی که جسم تغییر حالت می‌دهد می‌پردازیم. در نهایت انواع روش‌های انتقال گرما مطالعه می‌شود.

دما ودماسنجی

بارهای پیش آمده این جمله رو شنیدیم که هوا گرمه یا سرده! اما سؤالی که پیش می‌آید چقدر گرم یا چقدر سرده؟ یا برای نگهداری مواد غذایی باید آنها را در یک دمای استاندارد نگه‌داریم. تمام این موارد از کمییت مهمی به نام دما صحبت می‌کند. پس:

? دما چیست: کمیتی است که میزان سردی و گرمی اجسام را نشان می‌دهد.

حالا سؤال بعدی اینکه چطور میشه دما را اندازه گرفت؟ یعنی وسیله‌ای که قرار است دما را اندازه بگیرد دقیقاً کدام ویژگی‌اش باید تغییر کند تا بتوان تغییرات دما را ثبت کرد؟

? کمیت دماسنجی چیست: مشخصه‌ای است که با تغییر دما، تغییر کند. اساس کار دماسنج‌ها، تغییر کمیت دماسنجی است.

نمونه‌های کمیت دماسنجی: رنگ- فشار-ارتفاع مایع و....

مثلاً در دماسنج‌های جیوه‌ای یا الکلی با افزایش دما، ارتفاع مایع داخل لوله زیاد می‌شود.

– مقیاس‌های دما: خوب بریم سراغ مقیاس‌های دما. بطور کلی سه نوع مقیاس دمایی در این کتاب می‌خوانیم:

1-مقیاس سلیوس: 

- مقیاس دما بر حسب دو نقطه‌ی ثایت است. نقطه‌ی صفر (نقطه‌ی انجماد آب خالص یا ذوب یخ) و نقطه‌ی 100 ( نقطه‌ی جوش آب خالص در شرایط استاندارد).

 بین این دو نقطه به صد قسمت مساوی تقسیم می‌شود، به هر قسمت یک درجه‌ی سلسیوس (\({^\circ}C\)) که با نماد \(\theta\) نشان می‌دهیم.

2- مقیاس کلوین: 

- یکای اصلی در SI است.

- نماد کلوین T (K) بوده و برای تبدیل کلوین به درجه سلسیوس از رابطه‌ی زیر استفاده می‌کنیم: \(T = \theta + 273 /  15\)

- صفر کلوین برابر با \(- 273 /  15{^\circ}C\) است که این کمترین دمای ممکن است. اما برای دما حد بالای وجود ندارد.

- تغییرات دما برحسب کلوین با تغییرات دما برحسب درجه‌ی سلسیوس برابر است: \(\Delta T = \Delta\theta\).

3- مقیاس فارنهایت: 

- این مقیاس را با F (\(℉\)) نشان می‌دهند و هنور در هواشناسی استفاده می‌شود.

- رابطه‌ی این مقیاس با درجه‌ی سلسیوس بصورت روبه‌رو است: \(F = \frac{9}{5}\theta + 32\)

- تغییرات دما برحسب درجه فارنهایت با تغییرات دما برحسب درجه‌ی سلسیوس بصورت : \(\Delta F = \frac{9}{5}\Delta\theta = \frac{1}{8}\Delta\theta\)