راهنمای جامع فیزیک/دما و اندازه‌گیری دما
| انرژی گرمایی | دما و اندازه‌گیری دما | قوانین گازها |
نگاه اجمالی
[ویرایش]برای اندازه‌گیری دما از دماسنج استفاده می‌کنیم. ساده‌ترین دماسنج، دماسنج جیوه‌ای است که تشکیل شده است از لوله نازکی که دارای مخزن کوچکی می‌باشد. درون مخزن از جیوه پر شده است و گرفتن گرما باعث بالا رفتن و پایین آمدن جیوه در دماسنج شده و از روی آن دمای جسم تعیین می‌شود. ارتفاع جیوه، کمیتی است که در دماسنج جیوه‌ای موجب سنجش دما می‌شود. این کمیت کمیت دماسنجی نامیده می‌شود.
مقیاس دماسنجی
[ویرایش]بسیاری خواص فیزیکی سنجش‌پذیر وجود دارند که همچنانکه ادراک فیزیولوژیکی ما از دما تغییر می‌کند، آنها نیز تغییر می‌کنند. از جمله این خواص می‌توان از حجم یک مایع، طول یک میله، مقاومت الکتریکی یک سیم، فشار یک گاز در حجم ثابت، حجم یک گاز در فشار ثابت و رنگ نور رشته یک لامپ نام برد. هر یک از این خواص را می‌توان برای ساختن یک دماسنج یعنی بوجود آوردن یک مقیاس خصوصی دما، بکار برد. چنین مقیاس دمایی را با انتخاب یک ماده دماسنجی بخصوص و استفاده از خاصیت دماسنجی خاصی از این ماده، ایجاد می‌کنیم.
دماسنج
[ویرایش]برای تعیین یک مقیاس تجربی دما، سیستمی با مختصات X و Y را به عنوان سیستم استاندارد که ما آن را دماسنج می‌نامیم، انتخاب می‌کنیم و مجموعه قواعدی را برای نسبت دادن یک مقدار عددی به دمای وابسته به هر کدام منحنیهای هم‌دمای آن، اختیار می‌کنیم. به هر سیستم دیگری که با دماسنج در تعادل گرمایی باشد، همین عدد را برای دما نسبت می‌دهیم.
نقطه ثابت
[ویرایش]از سال ۱۳۳۳/۱۹۵۴، فقط یک نقطه ثابت استاندارد بکار رفته است که همان نقطه سه‌گانه آب یعنی حالتی است که در آن مخلوطی از یخ، مایع و بخار آب خالص، در تعادل قرار دارند. به دمایی که این حالت در آن وجود دارد، بطور اختیاری ۲۳۷٬۱۶ کلوین که به اختصار به صورت ۲۳۷٬۱۶k نوشته می‌شود. دمای نقطه سه‌گانه آب، نقطه ثابت استاندارد دماسنجی است.
شرط نقطه سه‌گانه
[ویرایش]برای رسیدن به نقطه سه‌گانه، آب بسیار خالص را که ترکیب ایزوتوپی آن عمدتاً شبیه آب اقیانوس است، در ظرفی که در شکل زیر طرح آن نشان داده شده است، تقطیر می‌کنند. پس از این که تمام هوا از ظرف خارج شد، دهانه ظرف را مسدود می‌کنند. با کمک یک مخلوط سردکننده در حفره داخلی، یک لایه یخ در اطراف این حفره تشکیل می‌شود. وقتی که مخلوط سردکننده با یک حباب دماسنج جایگزین شود، یک لایه نازک در اطراف این دماسنج ذوب می‌شود. مادامی که فازهای جامد، مایع و بخار با یکدیگر در تعادل به سر می‌برند، سیستم در نقطه سه‌گانه است.
منبع
[ویرایش]کتاب فیزیک از آغاز تا امروز نوشته حسین جوادی چاپ دوم شهریور ۱۳۸۷ انتشارات اندرز