صفحه 1:
صفحه 2:
دانشگاه شهید چمران لهر O.
موضوع:آزمایشگاه فیزیک حرارت
agi: کننده
:استاد مربوطه
صفحه 3:
فهرست مطالب
نگاه اجمالی و مقیاس دما سنجی
دماسنج وتابع دماسنج
نقطه ثابت
شرط نقطه سه گانه
دیدکلی
دماسنج اولیه
اندازه گیری دماوقوانین گاز ها
انواع دماسنج
ترموکوپل
968
11510
12
صفحه 4:
درجه سردی و گرمی جسم را دما می‌گویند. دما کمیتی نسبی و مقایسه‌ای است, زیرا
آمکان دارد دمای جسمی نسبت به جسم دیگر سرد و در عين حال نسبت يه جسم
دیگری گرم باشد. مبحث زیر در مورد روش اندازه گیری دما می‌باشد.
نگاه اجمالی
برای اندازه گیری 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 روى أن دماى جسم
تعیین می‌شود. ارتفاع جیوه , کمیتی است که در دماسنج جیوه‌ای موجب سنجش دما می‌شود. این
کمیت کمیت دماسنجی نامیده می‌شود.
مقیاس دماسنجی
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 آين خواص را می‌توان برای ساختن یک دماسنح یعنی بوجود
آوردن یک مقیاس خصوصی دما , كار برت چنین مقیاس دمایی را با انتخاب یک ماده دماسنجی
بخصوص و استفاده از خاصیت دماسنجی خاصی از اين ماده , ایجاد می‌کنیم.
صفحه 5:
دماسنج
را به عنوان سیستم ۷ و برای تعیین یک مقیاس تجربی دما : سیستمی با مختصات
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: هز سییستم: دیگري که: با دماسنج در تعادل گرمایی باشد: همین عدد:را براي
.دما نسبت می‌دهیم
تایع دماسنجی
بر , ۷ ساده‌ترین روش برای اندازه گیری دما این است که یک مسیر مناسب در صفحه
طبق نمودار زیر که با خط چین نشان داده شده است, انتخاب کنیم. این خط , منحنیهای
آنها متفاوت »۱ آنها مشترک ولی مختصه ۷ همدما را در نقاطی قطع می‌کند که مختصه
در اين نقطه »2 است. سپس دمای وابسته به هر منحنی همدما را به عنوان تابع مناسبی از
ویژگی دماسنجی خوانده می‌شود و شکل تایع دماسنجی X تقاطع اختیاز می‌کنیم. مختصه
.مقیاس دما را تعیین می‌کند
نمایشگر یکی از ویژگیهای دماسنج باشد. بطور اختیاری می‌خواهیم مقیاس 6( فرض می‌کنیم
متناسب باشد. بنابراین , دمای مشترک ۱ مستقیما با 8 دما را طوری تعریف کنیم که دمای
:بين دماسنج و همه سیستمهایی که با آن در تعادل گرمایی هستند. عبارتست از
(X) =aX
صفحه 6:
بطور کلی معادله در مورد دماسنجی که در تماس با سیستمی است که دمای ab ol
اندازه گیری شود, بکار می‌رود. بنابراین ؛ معادله مذکور هتگامی بکار می‌زود که دماسنج
با سیستم استانداردی که به دلخواه انتخاب شده و تولید آن ساده است, در تماس قرار
گیرد. اين حالت از سیستم استانداری که به دلخواه انتخاب شده است, یک نقطه ثابت
.خوانده می‌شود
از سال 1333/1954, 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 اين حالت در آن وجود دارد, بطور اختیاری 237,16 کلوین که به
3 نوشته می‌شود.نسبت داده شده است و اکنون با محاسبه ااختصار به صورت 237,16
:از معادله بالا خواهيم داشت
_ 237.16k
مر ۰۶
.دمای نقطه سه گانه آب , نقطه ثابت استاندارد دماسنجی است
صفحه 7:
شرط نقطه سه گانه
برای رسیدن به نقطه سه گانه , آب بسیار خالص را که ترکیب ایزوتوپی آن عمدتا
شبیه آب اقیانوس است, در ظرفی که در شکل زیر طرح آن نشان داده شده است,
تقطیر می‌کنند. پس از اين که تمام هوا از ظرف خارج شد, دهانه ظرف را مسدود
می‌کنند. با کمک یک مخلوط سرد کننده در حفره داخلی , يك لايه يخ در اطراف اين
حفره تشکیل می‌شود. وقتی که مخلوط سرد کننده با یک حباب دماسنج جایگزین شود,
یک ad نازک در اطراف این دماسنج ذوب می‌شود. مادامی که فازهای جامد , مایع و
.بخار با یکدیگر در تعادل به سر می‌برند, سیستم در نقطه سه گانه است
جدار شيشه اي
لوله مويين با حجم
اندى
مخزث یا حجم با
جدار شیشه اي تازک
صفحه 8:
دید کلی
وأقاهيم داغ وسرد مراف اسان ماني هن موجود رمده درك زامن اس و دای مصیا
مجاور را بيليونها عصبى كه به سطح پوسته می‌رسند, به مغز خبر می‌دهند. اما پاسخ
فیزیولوژیکی به دما اغلب گمراه کننده است و کسی که چشمش بسته است نمی‌تواند
بگوید که آیا دستش با انوی بسیار داغ , سوخته یا به وسیله يى تكه يخ خشک شده است.
در هر دو حالت احساسی پدید می‌آید. زیرا هر دو عینا پاسخ فیزیولوژیکی به آسیبی هستند
.که به تسیچ رسیده است
یک آزمایش ساده
دو ظرف یکسان انتخاب کرده , در یکی آب گرم و در دیگری آب سرد بریزید. حال یک
دست خودزا در آبه گرم و دست:دیگر زا دز آب,سرد فرو بريد جال هن دو دست :زا دن
آب نیمگرم وارد کنید. احساس شما چیست؟
قطعا دستی که ابتدا در آب گرم بوده است, آب نیمگرم را سردتر و دست دیگر آن را
گرمتر احساس خواهد کرد. بنابراین با اين آزمایش ساده می‌توان نتیجه گرفت که قضاوت
ها دن مورددما من تواند نستا كمراه كتتدمباشد. علاوه بر اين كسجرم حش :ماين :ما
.محدود است و ما به يى معيار معين و عددى براى تعيين دما نياز داريم
صفحه 9:
دماسنجهای اولیه
نخستین وسیله واقعی wale برای اندازه گیری دما در سال 1592 توسط گالیله اختراع شد.
وق رای این متظون یک نظری شيشةاى كردن باريك انتخاب كزدة تود. 'يطرى با آب: رنگین نا
نیمه پر شده و وارونه در یک ظرف محتوی آب رنگین قرار گرفته بود. با تغییر دما , هوای
محتوی شکم بطری منبسط یا منقبض می‌شد و ستون آب در گردن بطرى بالا يا يايين
می‌رفت. در اين وسیله , گالیله توجه نداشت که مقیاس برای سنجش دما بکار ببرد. بطوری
.كه وسیله وی , بیشتر جنبه دما نما داشت تا جنبه دماسنج
در سال 1635 , فردیتاند توسکانی ؛ که به علوم علاقه‌مند بود: دماسنجی ساخت که درآن از
الكل استفاده كرد و سر لوله را چنان محکم بست که الکل نتواند تبخیر شود. سرانجام , در
سال 1640 , دانشمندان آکادمی لینچی , در ایتالیا , نمونه‌ای از دماسنجهای جدیدی را ساختند
که دز آن-جنوه به کار بزده و هوا را.دست کم تا حدودی : از قسمت‌بالای لوله بسته خارچ
.کرده بودند
توجه‌بو اين نکته؛جالب است که در حدود نیم قرن طول کید تا دماسنج کاملاً تکامل یافت و
حال آنکه میان کشف امواج الکترومغناطیسی و ساختن نخستین تلگراف بی‌سیم , یا میان
رکننت او 7رآتبوم:وبجنتین:بجب احسن چید:ببالن»پیشتر طول تکشید
صفحه 10:
اندازه گیری دما
را به عنوان استاندارد که ما آن ۱۷ برای تعبین یک مقیاس تجربی دما , سیستمی با مختصات
را دماسنج می‌نامیم. انتخاب می‌کنیم و مجموعه قواعدی را برای نسبت دادن یک مقدار عددی
به دمای وابسته به هر کدام از منحنیهای همدمای آن , اختیار می‌کنيم. به هر سیستم دیگری که
.با دماسنج در تاد گر یی باشد, همین عدد را برای دما نسبت می‌دهیم
قوانین گازها
همان وقت که اسحاق نیوتن در کمبریج درباره نور و جاذبه می‌اندیشید, یک نفر انگلیسی دیگر
به نام رابرت بویل , در آکسفورد سرگرم مطالعه در باب خواص مکانیکی و تراکم‌پذیری هوا و
ساير گازها بود. بویل که خبر اختراع گلوله سربی اوتوفون گریکه را شنیده بود, طرح خویش
تراتکمیل کرد ودستتیه کار آردایشهایی جزای انداره گیری حجم موا بز فشاز کم وواد wb
بسیجهکارهای:ویبچیری:آنست که آغنون بهتقابون: بویل-ماربوت معروف آنست و Sik gaol
حجم مقدار معینی از هر گاز در دمای معین با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود. بطور
؛معکوس متناسب است با فشاری که بر آن گاز وارد می‌شود
صفحه 11:
حدود یک قرن بعد , ژوزف گیلوساک فرانسوی , در ضمن مطالعه انبساط گازها , قانون مهم
ديكرى بيدا کرد که بیان ul اين است: فشار هر گاز محتوی در حجم معین به ازای هر یک
رجه ساسيكراد افزايش دما » به اندازه 273/1 حجم أوليءاش افزايش und alive قأنون
را یک فرانسوی:دیگز به نام زاک شارل,:دو سال پیش از آن کشف کرده بود:و.از این رو
اغلب آن را قانون شارل-گیلوساک می‌نامند. اين دو قانون مبنای ساخت دماسنجهای گازی
.قرار كرفت
صفحه 12:
انواع دماسنجها
دماسنج گازی
جنس , ساختمان و ابعاد دماسنج در دارات و موسسات مختلف سراسر دنیا كه اين دستكاه
را بكار می‌برند, تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گستره دمایی که دماسنج برای آن در نظر
گرفته شنده است: پستگی دارد. اين دماسنج Gao Jal ار جتس شيشه , چینن : کوارتز :
پلاتین با پلاتین - ایریدیم , ( بسته به گستره دمایی که دماسنج در آن بکار می‌رود ). می‌باشد
alae a af یک امه موی هم ازشتع جتؤةاف متضل,اشت اين دفاستع براشاتتن ذو
.قانون ذکر شده در مورد گاز کامل کار می‌کند
دماسنج با مقاومت الکتریکی
مایم بعاومتی متضورت کسیر بلید وظویی آستد سول آنترا پپدوز تک Gib wl
می‌پیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سرد شدن پیش
می‌آید, جلوگیری کند. در شرایط ویژه می‌توان سیم را به دور جسمی که منظور اندازه گیری
.دمای آن است پیچید یا در داخل آن قرار داد
ه دمای خیلی پایین , دماسنجهای مقاومتی معمولا از مقاومتهای کوچک رادیویی با
ترکیب کربن یا بلور ژرمانیوم که ناخالصی آن آرسنیک است و جسم حاصل در درون یک
کپسول مسدود شده پر از هلیوم قرار دارد, تشکیل می‌شوند. این دماسنج را می‌توان بر روی
سطح جسمی که بمنظور اندازه گیری دمای آن است سوار کرد یا در حفرهای که برای اين
#منظور ایجاد شده است: قرار داد
دماسنج مقاومتی پلاتین را می‌توان برای کارهای خیلی دقیق در گستره 253- تا 1200 درجه
.سانتیگراد بکار برد
10
صفحه 13:
۱ Wi.
Cod
١
11
صفحه 14:
ترموکویل
ترموکویل وسیله دیگری است که برای اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد. در
این نوع دماسنج از خاصیت انبساط و انقباض اجسام جامد استفاده می‌گردد. گستره یک
ترموکوپل بستگی به موادی دارد که ترموکویل از آن ساخته شده است. گستره یک
ترموکوپل پلاتنیوم - رودیوم که 10 درصد پلاتینیوم دارد. از صفر تا 1600 درجه سانتیگراد
.است
مزیت ترموکویل در اين است که بخاطر جرم کوچک , خیلی سریع با سیستمی که اندازه
گیری دمای آن مورد نظر است, به حال تعادل گرمایی در می‌آید. لذا تغییرات دما به
.آسانی بر آن اثر می‌کند. ولی دقت دماسنج مقاومتی پلاتین را ندارد
واحد اندازه گیری دما
کلوین: کلوین مقیاس بنیادی دما در علوم است که سایر مقیاسها بر حسب آن تعریف
.می شوند
سلیسیوس یا سانتیگراد: مقیاس سلیسیوس بر اساس نقطه سه گانه آب می‌باشد. اگر
نشان‌دهنده دمای کلوین باشد, در اینصورت داریم: ۲ نشان‌دهنده دمای سلیسیوس و
-t =T 273.15
فارنهایت: اين مقیاس هنوز هم در بعضی از کشورهای انگلیسی‌زبان به کار می‌رود و در
.کارهای علمی استفاده نمی‌شود
12
صفحه 15:
با تشکر از توجه شما