مقاله در مورد تبدیل مقیاسهای دما
مقیاس سلسیوس و مقیاس فارنهایت مقیاسهای دمایی متفاوتی هستند. اگر دمای یک جسم بر اساس مقیاس سلسیوس اندازهگیری و بیان شود، آنگاه میخواهیم دمای جسم را بر اساس مقیاس فارنهایت بیان کنیم، پس آن را از مقیاس سلسیوس به مقیاس فارنهایت تغییر میدهیم. در این بخش، یاد میگیریم که مقیاس دما را تغییر دهیم یا تبدیل کنیم.
در فشار ۱ اتمسفر، دمای نقطه انجماد برای دماسنج سلسیوس = ۰ oدرجه سانتیگراد، در حالی که دماسنج فارنهایت = ۳۲ oف. برعکس، در فشار ۱ اتمسفر، دمای نقطه جوش برای دماسنج در مقیاس سانتیگراد = ۱۰۰ oدرجه سانتیگراد، در حالی که دماسنج با مقیاس فارنهایت = ۲۱۲ oF.
برای اینکه تغییر مقیاس سلسیوس به فارنهایت یا تغییر مقیاس فارنهایت به مقیاس سلسیوس برای شما آسانتر شود، عدد ۰ را به خاطر داشته باشید. oC = 32 oاف و ۲۰۰۰ oC = 212 oF. در مقیاس سلسیوس، بین ۰ oC و 100 oسی برابر با ۱۰۰ استoدر مقیاس فارنهایت، بین ۳۲ oF به 212 o۱۸۰ تا هستo.
۳.۱ تبدیل مقیاس سلسیوس به مقیاس فارنهایت
برای بدست آوردن دما در مقیاس فارنهایت (T)، ابتدا دما در مقیاس سانتیگراد (Tc) را در 9/5 ضرب کنید و سپس 32 درجه به آن اضافه کنید.
۳.۲ تبدیل مقیاس فارنهایت به مقیاس سلسیوس
برای بدست آوردن دما در مقیاس سلسیوس (TC ) ، دما در مقیاس فارنهایت (TF) را 32 درجه کاهش دهید ، سپس در 5/9 ضرب کنید.
۴. دماسنج گازی با حجم ثابت
قبلاً یاد گرفتیم که چگونه یک دماسنج را کالیبره کنیم. دماسنجی که ما استفاده میکنیم یک دماسنج جیوهای است که مقیاسی ندارد. اگر دو دماسنج از انواع مختلف، مانند دماسنج جیوهای و دماسنج الکلی را کالیبره کنیم، مقیاس دو دماسنج فقط در دمای 0 درجه سانتیگراد (یا 32 درجه فارنهایت) و 100 درجه سانتیگراد (یا 212 درجه فارنهایت) یکسان است. اگر از دو دماسنج برای اندازهگیری دمای هوا استفاده کنیم، اعداد نشان داده شده توسط هر دماسنج لزوماً یکسان نیستند. دماسنجهای جیوهای میتوانند 48 درجه سانتیگراد را نشان دهند، در حالی که دماسنجهای الکلی 46 درجه سانتیگراد را نشان میدهند. این به این دلیل است که سرعت انبساط جیوه و الکل متفاوت است. به همین ترتیب در مورد سایر انواع دماسنجها، مانند دماسنجهای دوفلزی و غیره نیز همینطور است. مقیاس دمایی که به این روش تعیین میشود، تا حد زیادی به ماهیت ماده مورد استفاده بستگی دارد.
از آنجا که مقیاس دمایی مشخص شده با استفاده از دماسنج معمولاً دارای نقص است، به یک دماسنج استاندارد نیاز داریم. وجود یک دماسنج استاندارد به ما کمک میکند تا مقیاس دما را دقیقتر تنظیم کنیم، بدون اینکه به ماهیت ماده وابسته باشیم.
یک دماسنج تقریباً بینقص، دماسنج گازی با حجم ثابت است. اصل کار دماسنج گازی با حجم ثابت این است که حجم گاز همیشه ثابت یا بدون تغییر باقی میماند. حال، وقتی دما افزایش مییابد، فشار گاز نیز افزایش مییابد. در لوله ۱ و لوله ۲ جیوه وجود دارد. حجم گاز همیشه ثابت نگه داشته میشود، با بالا یا پایین بردن لوله ۲ به طوری که سطح جیوه در لوله ۱ همچنان در علامت مرجع باشد. اگر دما افزایش یابد، فشار گاز در لوله نیز افزایش مییابد. بنابراین، لوله ۲ باید بالاتر برده شود تا حجم گاز همیشه ثابت باشد. فشار گاز را میتوان با خواندن ارتفاع ستون جیوه (h) در لوله ۲ مشخص کرد. اگر از روش دستی استفاده میکنید، فقط به یاد داشته باشید که ستون جیوه ۷۶۰ میلیمتر = ۱ اتمسفر (۱ اتمسفر) است. در یک دماسنج گازی با حجم ثابت پیشرفته، یک شمارنده فشار وجود دارد. ظروف پر از گاز نیز به گونهای طراحی شدهاند که گاز همیشه در حجم ثابتی باشد. بنابراین، مقدار اندازهگیری شده فقط در فشار تغییر میکند.
۵. مقیاس کلوین
اگر خط مورب در نمودار بالا طوری رسم شود که محور T o C را قطع کند، آنگاه وقتی فشار گاز ۰ است، دمای گاز = -۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد است. شاید فکر کنیم که دمای یک گاز در فشار ۰ بسته به نوع گاز در لوله دماسنج گاز با حجم ثابت متفاوت است. بر اساس آزمایش، اگرچه نوع گاز وقتی فشار گاز صفر میشود متفاوت است، دما همیشه -۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد است. بنابراین، میتوانیم از این دما به عنوان یک مقیاس استاندارد دما (همچنین به عنوان دمای صفر مطلق شناخته میشود) استفاده کنیم. این دمای صفر مطلق به عنوان مقیاس مطلق یا مقیاس کلوین شناخته میشود. کلوین نام لرد کلوین (۱۸۲۴-۱۹۰۷)، فیزیکدان سابق بریتانیایی است.
در این مقیاس، دما بر حسب کلوین (K) بیان میشود، نه درجه کلوین ( o K). فاصله بین درجهها مانند مقیاس سلسیوس است، اما صفر به 0 کلوین منتقل شده است. بنابراین 0 کلوین = -273.15 درجه سانتیگراد و 273.15 کلوین = 0 درجه سانتیگراد. دما در مقیاس سلسیوس را میتوان با اضافه کردن 273.15 به مقیاس کلوین تغییر داد. به همین ترتیب، دمای مقیاس کلوین را میتوان با کم کردن 273.15 به مقیاس سلسیوس تغییر داد.
T(K) = T( oC ) + 273.15
T ( o C ) = T ( K ) – 273.15
