|
انتخاب نقاط مرجع برای دماسنج
برای تعریف مقیاس دمایی ، بیایید یک جسم دماسنجی و یک کمیت دماسنجی را در نظر بگیریم. برای مثال ما می‌توانیم جسم دماسنجی را به فرم یک میله آهنی با طول مشخص در نظر بگیریم که طول ، ویژگی دماسنجی است. برای شروع ، حداقل دو نمونه درجه حرارت یا نقاط مرجع که به آسانی قابل حصول باشند، در نظر می‌گیریم. مهمترین درجه حرارتهایی که به آسانی تعیین می‌شوند، عبارتند از: درجه حرارتی که در فشار اتمسفر آب در آن می‌جوشد و همچنین درجه حرارتی که آب در آن یخ می‌بندد. این نقاط مرجع ، نقطه جوش و نقطه انجماد آب نامیده می‌شود.
|
روش محاسبه دما
فرض کنید مقادیر ویژگی دماسنجی برای جسم دماسنجی در نقاط جوش و انجماد به ترتیب
و 
باشند. مقدار عددی ویژگی بکار رفته برای مشخص کردن درجه حرارت یک جسم ، دما ، نامیده می‌شود. دما به تنهایی ویژگی دماسنجی انتخاب شده به عنوان مبنای اندازه گیری نیست و به صورت زیر می‌تواند از ویژگی دماسنجی تعیین شود. دما به صورت درجه بیان می‌شود. نقاط مرجع می‌توانند به دماهای اختیاری نسبت داده شوند. فرض کنید نقطه جوش آب به دمای 
و نقطه انجماد به 
نسبت داده شوند. بنابراین 1 درجه از دما می‌تواند به صورت زیر تعریف شود:
دمای یک جسم دماسنجی عددی است که بر طبق فرمول زیر تعیین می‌گردد:
ویژگی دماسنجی برای درجه حرارت اندازه گیری شده است. یکبار دیگر باید تأکید شود که درجه حرارت جسم دماسنجی برابر درجه حرارت هر جسم دیگری است که برای یک مدت طولانی و کافی با آن در تماس بوده است. در نتیجه در فرمول (2) ویژگی ، دمای گازی است که درجه حرارت آن اندازه گیری می‌شود. فرمولهای 1 و 2 یک مقیاس دمایی را مشخص می‌کنند. آنها برای یک جسم دماسنجی و یک ویژگی دماسنجی معین ، معنی مشخصی دارند. برخی مقیاسهای دمایی که بطور معمول بکار برده می‌شوند، در ادامه ذکر شده است.
|
مقیاسهای دمایی متداول
مقیاسهای سلسیوس ، ریومر ، فارنهایت که نسبت به نقاط مرجع از لحاظ مقدار دما با هم فرق می‌کنند.در مقیاس سلسیوس
و 
در مقیاس ریومر
و 
در مقیاس فارنهایت
و 
است.در نتیجه درجه حرارتهای یکسان با مقیاسهای دمایی متفاوت به صورت زیر مشخص می‌شوند:
در این فرمولها جسم دماسنجی و ویژگی دماسنجی بکار برده شده یکسان هستند. از فرمولهای (3) می‌توان برای محاسبه دوباره دما از یک مقیاس به مقیاس دیگر استفاده کرد:
مقایسه مقیاسهای دریایی
باید توجه شود که اندازه یک درجه برای مقیاسهای متفاوت یکسان نیست. همه این مقیاسها نقطه ذوب یخ و نقطه جوش آب را به عنوان نقاط مرجع استفاده نمی‌کنند. فارنهایت (Fahrenheit. D) شیشه فوت کن هلندی (1736-1686) یک مقیاسی را با نقطه ذوب مخلوط یخ و نمک معمولی به عنوان اولین نقطه مرجع بنا نهاد. برای این نقطه دمای
تعیین شد. نقطه انجماد آب به عنوان دومین نقطه مرجع در نظر گرفته شد و به آن دمای 
نسبت داده شد. با این انتخاب نقطه تبخیر در شرایط نرمال برابر 
بود. جسم دماسنجی نیز جیوه با الکل بود.دانشمند فرانسوی ، ریومر (R. Reaumur 1757-1683) مقیاس خود را در سال 1730 عرضه کرد. او نقطه ذوب یخ را به عنوان اولین نقطه مرجع (
) انتخاب کرد و یک درجه را افزایش دمایی تعریف کرد که سبب انبساط الکل به اندازه 0،001 حجم اولیه‌اش می‌شود. در این مقیاس نقطه تبخیر 
است.منجم سوئدی ، سلسیوس (A. Celsius 1744-1701) در سال 1742 مقیاس خود را با نقطه ذوب یخ و نقطه تبخیر آب به عنوان نقاط مرجع عرضه کرد.
روابط بین درجه‌بندی‌های کلوین _ سیلسیوس و ریومر و فارنهایت
اعداد مربوط تا حد امکان نزدیک به واقعیت انتخاب شده‌اند.مباحث مرتبط با عنوان
- بستگی دما به جسم دماسنجی و ویژگی دماسنجی
- دماسنج الکلی
- دماسنج جیوه‌ای
- مفهوم دما
- مقیاس ریومر
- مقیاس سلسیوس
- مقیاس فارنهایت
- مقیاس دمای کلوین