دماسنج

دماسنج ترموكوپل

يكي از ويژگيهاي الكتريكي كه در ساختمان دماسنج‌ها از آن كمك گرفته مي‌شود، توليد يك جريان الكتريكي بوسيله اتصال دو فلز غير هم جنس است دو سيم مختلف فلزي را در نظر بگيريد كه در دو نقطه متصل شده و حلقه‌اي را تشكيل داده باشند، هر گاه اختلاف دمايي در اتصالها وجود داشته باشد يك جريان ضعيف الكتريكي در حلقه بوجود مي‌آيد. مقدار اين جريان را مي‌توان با يك جريان سنج (آمپرسنج) كه در حلقه قرار دارد اندازه‌گيري كرد كه با اختلاف دماي بين اتصالها متناسب است.

برتري دماسنج ترموكوپل

1)  برای اندازه گیری دماهای بالا تا حدود 1500  نيز مي‌توان از آن استفاده كرد.

2)     براي اندازه‌گيري اختلاف دماهاي بسيار كوچك حدود 001/0 درجه سانتيگراد نيز به كار مي‌رود.

3)     كوچك بودن اتصال‌ها باعث مي‌شود كه اتصال به سرعت به تغيير دما پاسخ دهد كه مساله دقت اندازه‌گيري را بالا مي‌برد.

4)   چون خروجي اين دماسنج جريان الكتريكي است، مي‌تواند در دستگاههاي هشدار دهنده تغييرات ناگهاني دما و يا وسايل ثبت پيوسته تغييرات دما به كار رود.

دماسنج گازي و دماي مطلق

تراكم‌پذيري و انبساط حرارتي مايعات و جامدات تابع قوانين پيچيده‌تري هستند و اصولاً بستگي به جنس ماده بستگي دارند. قوانيني كه مستقل از خواص  شيميايي گازها بر آنها حكم فرماست، چنان ساده است كه « دمانماي» گاليله را از هر وسيله ديگري كه پس از آن ساخته شده معقول تر كرده است. مايعات مختلفي چون آب، الكل، جيوه و غيره ( همچنين جامداتي كه مي‌توانند در ساختن دماسنجها به كار روند) تا اندازه‌اي به شيوه‌هاي مختلف بر اثرافزايش دما انبساط مي‌يابند؛ حتي آب به جاي آنكه هنگام افزايش دما از نقطه انجماد تا چنددرجه بالاي آن منبسط شود، انقباض پيدا مي‌كند، از اين رو اگر دو دماسنج با دو مايع مختلف بسازند و بر آنها مواضع ستون مايع را در دو دماي مختلف (مثلاً نقطه انجماد و نقطه جوش آب) نشان كنند و فاصله ميان اين دو موضع را به قسمتهاي مساوي تقسيم كنند ( در مورد مقياس صد بخشي)، اين دو دماسنج تا اندازه‌اي مقادير مختلف را ميان دو نقطه انتهايي نشان خواهند داد. از طرف ديگر چون همه گازها وقتي كه گرم شوند درست به يك نحو انبساط مي‌يابند، براي اندازه‌گيري دما مواد مناسب تري هستند. با استفاده از دماسنج گازي، مانند دماسنج گاليله نيازي به مشخص كردن اينكه آيا گاز هواي معمولي است يا ئيدروژن يا هليوم يا هر گاز ديگر نمي‌باشد. نمونه مدرن دماسنج گازي بيشتر بر اساس اندازه‌گيري فشار است تا اندازه‌گيري حجم گاز گرم شده. به تدريج كه دما افزايش مي‌يابد، گاز منبسط مي‌شود و جيوه را در لوله شيشه‌اي سمت چپ پايين مي‌راند. لوله سمت راست را چندان بالا مي‌برند تا گاز به حجم اوليه خود برسد و دما را از روي اختلاف  ارتفاع سطح جيوه در دو لوله اندازه مي‌گيرند. پس از آنكه وسيله سنجش دما بر مبناي دماسنج گازي تثبيت شد، با استفاده از دماسنج گازي، همچون دماسنج استاندارد، مي‌توان هر دماسنجي را درجه‌بندي كرد.

اساس كار دماسنج گازي

هر چه دماي مايع درون ظرف سمت چپ بالاتر باشد ارتفاع جيوه در لوله متحرك سمت راست بالا مي‌رود تا آنكه سطح جيوه در لوله وسطي در همان جايي كه بايد نشان دهد، باقي بماند.

با استفاده از دماسنج گازي با فشار جو در آغاز كار (يعني وقتي كه ستونهاي جيوه در لوله‌ها در يك سطح اند)، اين نتيجه حاصل مي‌شود ‌كه، چنانكه در بالا ذكر شد، فشار گاز به ازاي هر

1   افزایش یا کاهش به اندازه  مقدار اوليه‌اش افزايش يا كاهش مي‌يابد. ازاين رو هر گاه مبدا را (نقطه انجماد آب ) اختيار كنيم و گاز را تا زير آن سرد كنيم، انتظار مي‌رود كه فشار گاز صفر شده و حجم گاز نيز تا صفر فشرده شود.

نقطه‌ دمايي كه در اين حالت روي مي‌دهد به صفر مطلق معروف است و دماهايي كه از اين نقطه صفر شمرده مي‌شوند، دماهاي مطلق

خوانده مي‌شوند (T). بديهي است كه گازهاي سرد شده هرگز به نقطه‌اي كه از لحاظ رياضي حجمش صفر است نمي‌رسند و اندكي پيش از رسيدن به صفر مطلق، به حالت مايعاتي درمي‌آيند كه نمي‌توانند متراكم‌ترشوند.

نموداري كه بستگي فشار يك گاز (محتوي در حجم معين) را با دما نشان مي‌دهد، در دماي زير نقطه انجماد آب، فشار گاز را صفر نمايش مي‌دهد.

با همه اينها صفر مطلق، (يعني دمايي كه در آن دما حجم گاز، وقتي كه حجم مولكولهاي آن بي‌نهايت كوچك شده و ديگر نيروهاي جاذبه‌اي ميان مولكولها وجود ندارد، به يك نقطه رياضي تبديل مي‌شود) نقش بسيار مهمي در فيزيك حرارتي ايفا مي‌كند. (هر دو شرط در مورد «گازهاي كمياب» مانند هليوم، نئون، آرگون و غيره بسيار نزديك به حقيقت است).

آزمایش کنید

وسيله هاي آزمايش : ورقه ي مقواي گلاسه يا تلق - چند عدد سنجاق - پرگار - خط کش - ظرف آب - نقاله .
 الف - بر روي يک ورقه مقواي نسبتاً ضخيم دايره اي با دو قطر عمود بر هم مطابق شکل (٥-١- الف) رسم کنيد. سپس سنجاقي در مرکز دايره و عمود بر مقوا و سنجاق ديگري به همان ترتيب روي محيط دايره درنقطه ي A بر آن فرو کنيد.

شکل ٥-١

    ب -مطابق شکل (٥-١-ب) مقوا را تانيمه در آب فرو ببريد. به طوري که قطر M M'بر سطح آب مماس شود در اين حالت سنجاق ديگري را عمود بر سطح مقوا بين M ظˆ N جابه جا کنيد تا هر سه سنجاق را در يک راستا ببينيد. در اين حالت سنجاق سوم را بر مقوا فرو کنيد.
پ - مقوا را از آب خارج کنيد و نقطه هاي A و B و C را به هم وصل کنيد. چرا سنجاقهاي A و B و C روي يک خط راست نيستند؟ در حالي که وقتي سنجاق A در درون آب قرار داشت هر سه سنجاق در يک راستا به نظر رسيدند.

جواب: مطابق شكل مقابل اين  پديده به دليل شكست نور سنجاق A وقتي كه از آب خارج مي شود اتفاق مي افتد. هنگامي  كه مقوا در داخل آب قرار دارد به دليل پديده شكست نور اندكي بالاتر از محل واقعي  ديده مي شود و سه سنجاق A و B و C در يك راستا قرار مي گيرند. اما وقتي كه مقوا را از آب خارج مي كنيم ديگر پرتوهاي تابشي و شكست در يك راستا قرار نمي گيرند.

 

 

شکست نور در تلسکوپ نجومی

لطفا کلیک کنید

 

 

کولیس

 

روش کار با کولیس