21 شهریور 1400 9:42 ب.ظ

تجهیزات ابرار دقیق ای شاپ صنعت

دما چیست؟

دما اندازه گیری میانگین انرژی جنبشی مولکولی در یک ماده است. این مفهوم برای گازهای تحت فشار کم، آسان است ، جایی که مولکول های گاز بطور تصادفی در مورد آن پیچیده می شوند. میانگین انرژی جنبشی (حرکتی) این مولکول های گازی دما را برای آن مقدار گاز تعیین می کند. حتی یک فرمول وجود دارد که بیانگر رابطه بین انرژی جنبشی متوسط ​​(Ek) و درجه حرارت (T) برای گاز یکتایی (مولکول تک اتمی) است:

دما چیست

جایی که،

Ek = میانگین انرژی جنبشی مولکول های گازی (ژول)

k = ثابت بولتزمن (10 − 23 1. 1.38 / کلوین)

T = دمای مطلق گاز (کلوین)

انرژی حرارتی یک مفهوم متفاوت است:

مقدار انرژی جنبشی کل برای این حرکت مولکولی تصادفی. اگر میانگین انرژی جنبشی به عنوان 3kT / 2 تعریف شود ، پس از آن کل انرژی جنبشی برای تمام مولکولهای موجود در یک گاز موناتومیک باید این مقدار باشد تا تعداد کل مولکولها (N) در نمونه گاز:

دما چیست

این ممکن است به طور مساوی از نظر تعداد خال های بنزین به جای تعداد مولکول ها (تعداد قابل ملاحظه ای بزرگ برای هر نمونه واقع گرایانه) بیان شود:

دما چیست

جایی که،

اترمال = کل انرژی حرارتی برای یک نمونه گاز (ژول)

n = مقدار گاز موجود در نمونه (خال)

R = ثابت گاز ایده آل (8.315 ژول در هر مول-کلوین)

T = دمای مطلق گاز (کلوین)

گرما به عنوان تبادل انرژی حرارتی از یک نمونه به نمونه دیگر ، از طریق هدایت (تماس مستقیم) ، همرفت (انتقال از طریق یک مایع در حال حرکت) یا تابش (انرژی منتشر شده) تعریف می شود. اگرچه شما اغلب اصطلاحات انرژی حرارتی و گرمای مورد استفاده را به صورت متناوب پیدا خواهید کرد. به عنوان مثال نشان دهنده یك مولكول واحد گاز با سرعت ثابت دمای مشخصی خواهد داشت. دو یا سه مولکول که با سرعت یکسان حرکت می کنند دمای یکسانی دارند ، اما در کنار هم انرژی حرارتی بیشتری را نسبت به هر یک از آنها به تنهایی در نظر می گیرند. گرما یا کاهش یا افزایش انرژی حرارتی با انتقال انرژی است.

اگر اتفاق بیفتد که این مولکولهای گازی با مولکولهای با کندتر حرکت کنند ، مولکولهای سریعتر سرعت را از دست می دهند در حالی که مولکولهای کندتر سرعت به دست می آورند. بنابراین ، مولکولهای درجه حرارت بالاتر سرد می شوند در حالی که مولکول های درجه حرارت پایین گرم می شوند: انتقال حرارت. دما مقدار کمتری از انرژی گرمایی یا گرما قابل تشخیص است. در حقیقت ، وقتی نیاز به اندازه گیری انرژی گرمایی یا گرما داریم ، این کار را با اندازه گیری دما انجام می دهیم و سپس بر اساس قوانین ترمودینامیک متغیر مورد نظر را استنباط می کنیم.

روش های مختلفی برای اندازه گیری دما وجود دارد ، از یک دماسنج جیوه لامپ شیشه ای ساده تا سیستم های حسگر نوری مادون قرمز پیشرفته. مانند سایر زمینه های اندازه گیری ، هیچ فناوری واحدی وجود ندارد که بهترین کاربرد برای همه برنامه ها باشد. هر روش اندازه گیری دما نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارد. یکی از مسئولیت های تکنسین ساز این است که از این جوانب مثبت و منفی آگاهی داشته باشد تا بهترین فناوری را برای کاربرد انتخاب کند و این دانش با شناخت اصول عملیاتی هر فناوری به بهترین وجه بدست می آید.

جهت کسب اطلاعات می توانید مقاله مربوط به ترانسمیتر دما را مطالعه نمایید.

درجه حرارت اندازه گیری میزان گرم یا سرد بودن چیزی است. به طور خاص ، اندازه گیری متوسط انرژی جنبشی ذرات در یک جسم ، که نوعی انرژی مرتبط با حرکت است. اما چقدر گرم است گرم و چقدر سرد است؟ اصطلاحات سرد و گرم اصطلاحات زیادی علمی نیستند. اگر واقعاً بخواهیم میزان گرم یا سرد بودن چیزی را مشخص کنیم ، باید از دما استفاده کنیم. به عنوان مثال ، آهن ذوب شده چقدر گرم است؟ برای پاسخ به این س ،ال ، یک دانشمند فیزیکی دمای فلز مایع را اندازه گیری می کند. استفاده از دما به جای کلمات ، مانند گرم یا سرد ، سردرگمی را کاهش می دهد.

دما بستگی به انرژی جنبشی ذرات دارد

تمام ماده از ذرات – اتم ها یا مولکول ها – که در حرکت ثابت هستند ، ساخته شده است. از آنجا که ذرات در حال حرکت هستند ، انرژی جنبشی دارند. هرچه سرعت حرکت ذرات بیشتر باشد ، انرژی جنبشی بیشتری دارند. دما چه ارتباطی با انرژی جنبشی دارد؟ خوب ، همانطور که در این شکل توضیح داده شده است ، هرچه انرژی جنبشی ذرات یک جسم بیشتر باشد ، دمای جسم بیشتر است.

دمای پایین

در دماهای پایین تر ، ذرات با سرعت کمتری حرکت می کنند و انرژی جنبشی کمتری دارند و اصطکاک کمتری ایجاد می کنند ، از این رو حرارت کمتر می شود. مواد معمولاً در دماهای پایین منقبض ، سفت یا منجمد می شوند و بسیاری از مواد حالت خود را تغییر می دهند. به عنوان مثال ، در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد ، آب مایع منجمد می شود و به یخ تبدیل می شود زیرا انرژی حرارتی وجود نخواهد داشت.

در بسیاری از نقاط روی زمین ، در طول ماه های زمستان است که ما دمای سردتری را تجربه می کنیم و در هر دو قطب زمین. این به این دلیل است که خورشید در این نقاط/زمانها دورتر است.

دمای بالا

در دماهای بالاتر ، ذرات سریعتر حرکت می کنند و انرژی جنبشی بالاتری دارند و باعث اصطکاک بیشتر و در نتیجه گرمای بیشتر می شوند. بسته به ساختار ، مواد همچنین ممکن است شروع به تجزیه ، ذوب یا منبسط کنند.

در دمای گرم ، آب تغییر حالت داده ، تبدیل به گاز شده و تبخیر می شود. به همین دلیل است که بیابانها در اطراف خط استوا زمین – گرم ترین نقاط جهان – رایج هستند.

دما یک معیار متوسط ​​است. ذرات ماده دائما در حال حرکت هستند ، اما همه آنها با سرعت یکسان و در یک جهت در تمام مدت حرکت نمی کنند. همانطور که در این شکل می بینیم ، حرکت ذرات تصادفی است. ذرات ماده در یک جسم در جهات مختلف حرکت می کنند و برخی از ذرات سریعتر از بقیه حرکت می کنند. در نتیجه ، برخی از ذرات دارای انرژی جنبشی بیشتری نسبت به سایرین هستند. بنابراین چه چیزی دمای یک جسم را تعیین می کند؟ دمای یک جسم بهترین تقریب از انرژی جنبشی ذرات است. وقتی دمای یک جسم را اندازه گیری می کنیم ، متوسط ​​انرژی جنبشی ذرات موجود در جسم را اندازه گیری می کنیم.

هرچه درجه حرارت بالاتر باشد ، مولکولهای ماده به طور متوسط ​​سریعتر حرکت می کنند. رنگها سریعتر از آب گرم از آب سرد پخش می شوند. این به دلیل افزایش حرکت مولکول ها است. درجه حرارت به تعداد مولکولهای دخیل مربوط نمی شود. در شرایط داده شده ، دمای نمونه های 10 و 100 میلی لیتری آب جوش برابر است. این بدان معناست که میانگین انرژی جنبشی مولکولها برای دو مقدار مختلف آب یکسان است.

دمای چای در لیوان و قوری یکسان است

در این تصویر ، چای در قوری بیشتر از لیوان است ، اما دمای چای در لیوان با دمای چای در قوری یکسان است.

اندازه گیری دما

از آنجا که مولکولها بسیار کوچک هستند ، باید از روش غیر مستقیم برای اندازه گیری انرژی جنبشی مولکولهای یک ماده استفاده کنید. وقتی گرما به ماده ای اضافه می شود ، مولکول ها با سرعت بیشتری حرکت می کنند. این افزایش حرکت باعث افزایش اندکی در حجم یا مقدار فضا می شود که توسط اکثر مواد اشغال شده است. دستگاه هایی هستند که از انبساط یک ماده برای اندازه گیری غیر مستقیم دما استفاده می کنند. به چنین وسایلی دماسنج می گویند. انواع مختلفی از دماسنج ها وجود دارد. بسیاری از دماسنج ها لوله های نازک شیشه ای هستند که با مایع پر شده اند. جیوه و الکل اغلب در دماسنج ها مورد استفاده قرار می گیرند ، زیرا در محدوده دمای وسیعی مایعات باقی می مانند. تغییر دما باعث تغییر کوچکی در حجم مایع می شود. با این حال ، این اثر زمانی بزرگ می شود که مایع در لوله بسیار نازک دماسنج منبسط شود.

برخی از دماسنج ها شامل استفاده از نوارهای  بی متال ( گیج دما ) می شوند. در چنین دماسنج هایی ، نوارهای ساخته شده از دو فلز مختلف به هم چسبیده یا به هم چسبانده می شوند. از آنجا که فلزات با سرعت های مختلف منبسط می شوند ، نوار ترکیبی هنگام گرم شدن در جهت خاصی خم می شود. وقتی سرد می شود ، در جهت مخالف خم می شود. شکل زیر نوار دو فلزی را نشان می دهد که به عنوان ترموستات استفاده می شود. ترموستات دستگاهی است که برای کنترل سیستم های گرمایش و سرمایش استفاده می شود.

برخی از دماسنج ها ، اغلب در خارج از آکواریوم ها استفاده می شوند ، حاوی کریستال های مایع هستند که بر اساس دما تغییر رنگ می دهند. با افزایش دما ، مولکولهای کریستال مایع بیشتر و بیشتر به یکدیگر برخورد می کنند. این باعث تغییر در ساختار بلورها می شود که به نوبه خود بر رنگ آنها تأثیر می گذارد. این دماسنج ها قادرند دمای بین 65 فارنهایت و 85 درجه فارنهایت را به طور دقیق تعیین کنند.

دماسنج بدون علامت یا درجه بندی برای شما چندان مفید نخواهد بود. دماسنج با علامت گذاری دو نقطه ثابت کالیبره می شود. فاصله بین این نقاط ثابت به تقسیماتی به نام درجه تقسیم می شود. درجه برای نشان دادن دما استفاده می شود. سه نوع مقیاس دما معمولاً امروزه مورد استفاده قرار می گیرد: سلسیوس ، فارنهایت و کلوین. ما عادت داریم دما را با درجه فارنهایت (F) بیان کنیم. دانشمندان اغلب از درجه سانتیگراد (C) استفاده می کنند ، اما کلوین (K) واحد SI برای دما است.

دماسنج ها می توانند دما را به دلیل انبساط حرارتی اندازه گیری کنند. انبساط حرارتی عبارت است از افزایش حجم یک ماده در اثر افزایش دما. با گرم شدن یک ماده ، ذرات آن سریعتر حرکت می کنند. خود ذرات منبسط نمی شوند. آنها فقط پخش می شوند تا کل ماده منبسط شود. مواد مختلف برای مقادیر مختلف برای تغییر دمای معین منبسط می شوند. وقتی دماسنج را درون یک ماده داغ قرار می دهید ، مایع داخل دماسنج منبسط شده و بالا می رود. شما با اندازه گیری انبساط مایع در دماسنج ، دمای یک ماده را اندازه گیری می کنید.

همچنین بخوانید:

تله بخار 

رگلاتور

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوالی دارید؟ با ما صحبت کنید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید
ما معمولاً در چند دقیقه پاسخ می دهیم