خانه » علوم هفتم » بخش شیمی » فصل۳:گرمی ، سردی ، دماسنج
فصل۳:گرمی ، سردی ، دماسنج
گرمی سردی

فصل۳:گرمی ، سردی ، دماسنج

گرمی ، سردی ، دماسنج  
 
کاربرد و موارد مصرف بوراکس

برای خرید بوراکس به این سایت  وارد شوید.

فروش بوراکس

 مفاهیم داغ و سرد برای انسان ذاتی است دمای محیط مجاور را میلیون‌ها عصبی که به سطح پوست می‌رسند به مغز خبر می‌دهند. اما پاسخ فیزیولوژیکی به دما اغلب گمراه کننده است و کسی که چشمش بسته است ممکن است نتواند بگوید که آیا دستش به وسیله یک اتوی بسیار داغ سوخته یا به وسیله یک یخ خشک یخ کرده است.
 

یونانیان باستان بر این باور بوده‌اند که جهان از چهار عنصر آب، خاک، هوا و آتش ساخته شده است. بنابراین آنها گرما را یکی از عناصر چهارگانه جهان می‌دانستند. این نظریه سپس در اروپا مورد قبول دانشمندان و حمایت کلیسا قرار گرفت.

برای نخستین بار مطالعات مربوط به پدیده حرارت توسط مرد غارنشین ما قبل تاریخ صورت گرفت آنهم بعد از یادگیری افروختن اتش برای گرم شدن،
    
 
    

 در هنگامی که آفتاب گرمای کافی برایش فراهم نمی‌ساخت. همکار نزدیکش، زن غارنشین ما قبل تاریخ، کشف مهم دیگری نیز کرد که خوراکی‌های گوناگونی که مدتی بر روی شعله آتش یا در آب جوش نگاه‌ داشته می‌شوند، خوشمزه‌تر و برای هضم آماده‌ترند.

 مفاهیم داغ و سرد برای انسان ذاتی است دمای محیط مجاور را میلیون‌ها عصبی که به سطح پوست می‌رسند به مغز خبر می‌دهند. اما پاسخ فیزیولوژیکی به دما اغلب گمراه کننده است و کسی که چشمش بسته است ممکن است نتواند بگوید که آیا دستش به وسیله یک اتوی بسیار داغ سوخته یا به وسیله یک یخ خشک یخ کرده است. در هر دو حالت احساسی خاص  پدید آمده است زیرا هر دو عیناً پاسخ فیزیولوژیکی به آسیبی هستند که به نسج رسیده است.
    

دماسنج‌ها:

نخستین وسیله واقعی علمی را برای اندازه‌گیری  (درجه حرارت) در سال ۱۵۹۲ گالیله اختراع کرد وی برای این منظور یک بطری شیشه‌ای گردن باریک انتخاب کرده بود. بطری با آب رنگین تا نیمه پر شده و وارونه در یک ظرف محتوی آب رنگینی قرار گرفته بود. با تغییر دما هوای محتوی  بطری منبسط یا منقبض می‌شد و ستون آب در گردن بطری بالا یا پایین می‌رفت. وسیله گالیله مقیاسی واقعی برای سنجش دما نبود به طوری که وسیله وی بیشتر جنبه دما نما داشت. تا جنبه دماسنج در سال ۱۶۳۱ری تغییراتی را در دمانگار گالیله پیشنهاد کرد. پیشنهاد وی همان بطری وارونه گالیله بود که در آن فقط سرد و گرم شدن از روی انقباض و انبساط آب ثبت می‌شد.

در سال ۱۶۳۵ دوک فردینالند توسکانی، که به علوم علاقه‌مند بود دماسنجی ساخت که در آن از الکل (که در دمایی خیلی پایین‌تر از دمای آب یخ می‌بندد.) استفاده کرد. و سر لوله را چنان محکم بست که الکل نتواند تبخیر شود.سرانجام در سال ۱۶۴۰ دانشمندان آکادمی لینچی در ایتالیا نمونه‌ای از دماسنج‌های جدیدی را ساختند که در آن جیوه به کار برده و هوا را دست کم تا حدودی از قسمت بالای لوله بسته خارج کرده بودند. توجه به این نکته جالب است که در حدود نیم قرن طول کشید تا دماسنج کاملاً تکامل یافت.
    

    

به دنبال کشف دماسنج گابریل دانیل فارنهایت دانشمند هلندی در قرن هفدهم نوعی دماسنج گازی و الکلی ساخت که با دقت اندازه‌گیری بیشتری می‌تواند دمای هوا را اندازه‌گیری کند. او به سال ۱۷۱۴ میلادی دماسنج جیوه‌ای را طراحی و با ضریب دقت بالایی با شیوه‌ای خاص درجه‌بندی نمود. فارنهایت نتایج تحقیقات خود را در سال ۱۷۲۴ میلادی منتشر ساخت.

آندرس سیلیسیوس دانشمند سوئدی به سال ۱۷۲۳ دماسنج جیوه‌ای را به صد قسمت مساوی تقسیم‌بندی نمود. اندازه‌گیری دمای هوا به روش سانتیگراد،   (سیلیسیوس) به نام پرافتخار ایشان ثبت شده است.
    

ژول دانشمند انگلیسی با اعتقاد به این که گرما نوعی انرژی است آزمایش‌های فراوانی در این راستا به انجام رسانید. او با اندازه‌گیری اختلاف دمای آب در بالا و پایین یک آبشار صد و ده متری روی تبدیل انرژی پتانسیل آب به گرما بررسی‌های فراوانی به انجام رسانید. پس از انجام این بررسی‌ها او به این نتیجه رسید که مقدار انرژی در جهان ثابت است فقط می‌تواند از صورتی به صورت دیگر تبدیل شود. پس اجسام می‌توانند در حالت تعادل گرمایی وجود داشته باشند. ژول در سال ۱۸۴۳ اظهار داشت که هرگاه مقدار معینی از انرژی مکانیکی به نظر ناپدید آید، همراه آن مقدار معینی گرما ظاهر شده است و این دلالت بر پایستگی چیزی دارد که امروزه آن را انرژی می‌نامیم. ژول می‌گوید که او خشنود است از اینکه عوامل بزرگ طبیعت به فرمان خالق فناناپذیر هستند و اینکه هرگاه (انرژی) مکانیکی صرف شود هم ارز گرمایی دقیقی از آن به دست می‌آید.

 

این گفته را ژول با کار خود در آزمایشگاه به دست آورده بود او اساساً مرد عمل بود و وقتی اندک برای تفکرات فلسفی درباره‌ یافته‌های خود داشت. در حالی که دیگران بر مبنای استدلالهای ذهنی به همان نتیجه رسیده بودند که مقدار کل انرژی در جهان ثابت است.

اینک پس از سالها گذر از نظریات ارزشمند دانشمندان انسان توانسته است با بکارگیری روابط و قوانین انرژی گرمایی را بیشتر شناخته و در نیروگاههای تولید برق،  کارخانه‌های فولاد سازی، نیروگاههای هسته‌ای، موتور هواپیمای غول پیکر و هزاران هزاران پدیده او را مهار ساخته و بکار گیرد.

 

    

بعضی‌ از اجسام مثل آب جوش یا شعله کبریت خیلی داغ هستند، آتقدر داغ که می‌توانند به ما آسیب برسانند. در طرف دیگر یک تکه یخ خشک خیلی سرد است. آنقدر که می‌تواند  بدن ما را بلرزاند. به همین دلیل  گرمی یا سردی اجسام را با لمس کردن نمی‌توان بطور دقیق تعیین کرد. اگر آن جسم خیلی داغ یا خیلی سرد باشد، به ما آسیب می‌رساند و اگر به اندازه‌ای که ما احساس می‌کنیم سرد یا گرم نباشد، تنها با لمس کردن نمی‌توان گفت که آن جسم به چه اندازه گرم یا سرد است. ما برای سنجش گرمی یا سردی اجسام به کمیتی نیاز داریم، که از لمس کردن مطمئن‌تر باشد. هرقدر جسمی سردتر باشد دمایش پایین تر و به هر اندازه گرمتر باشد دمایش نیز بالاتر است.

دما معیاری برای اندازه‌گیری و سنجش گرمی و سردی جسم است. پس ابتدایی ترین روش اندازه گیری دما استفاده از حس لامسه است.

یک دانشمند ایتالیایی به نام گالیله در حدود سال ۱۵۹۲ دست به سلسله آزمایشهایی زد. گالیله دماسنجی درست کرد که بهتر است آنرا دماسنج هوایی بنامیم. زیرا وی این دماسنج را با یک لوله شیشه‌ای که یک سر آن آزاد

و در سر دیگرش حباب شیشه‌ای قرار داشت، ساخته بود.

گالیله سر آزاد لوله را به درون آب فرو برده بود. هنگامی که به لوله حرارت می‌داد، هوای داخل آن منبسط شده، سطح مایع داخل لوله را پایین می‌آورد. برعکس هنگامی که لوله سرد می‌شد، هوای داخل آن نیز فشرده شده و سطح مایع را بالا می‌برد.

گالیله این دماسنج را برای اندازه‌گیری حرارت یا برودت هوا بکار برد. اما یک اشکال بزرگ در کار این نوع دماسنج جلوه می‌نمود و آن اینکه بالا یا پایین آمدن سطح مایع تنها بعلت حرارت یا برودت هوا صورت نمی‌گرفت. بلکه عوامل دیگری مانند تغییرات فشار جوی نیز در این کار سهیم بودند که دقیق نبودن دماسنج گالیله را آشکار می‌ساخت.

دماسنج

دماسنج  می‌تواند اندازه‌گیری دقیقی از درجه سردی یا گرمی جسم داشته باشد. رایج‌ترین دماسنجها دماسنج جیوه‌ای یا الکلی است. اساس این دماسنجها براساس انبساط مایعات است. تقریباً همه مواد چه جامد ، مایع یا گاز وقتی گرم  می‌شوند منبسط می‌شوند. هرگاه در اطراف یک دماسنج دمای محیط افزایش پیدا کند، ارتفاع مایع دماسنج افزایش پیدا می‌کند و بالعکس هر گاه دمای محیط کاهش یابد، ارتفاع مایع درون دماسنج کاهش می‌یابد. معمولترین دماسنجها، دماسنج جیوه‌ای والکلی می‌باشند.

    

ساختمان دماسنج جیوه‌ای و الکلی

این دما‌سنجها مطابق شکل از یک لوله شیشه‌ای باریک سربسته و خالی از هوا تشکیل شده که قسمت پایین آن متصل به یک مخزن است. این مخزن می‌تواند مملو از جیوه یا الکل باشد. با بالا رفتن دمای محیط اطراف دماسنج، دمای مایع درون دماسنج انبساط پیدا کرده، حجم آن افزایش پیدا می‌کند و مایع در لوله باریک بالا می‌رود، تا جاییکه سطح بالایی آن در ارتفاع مشخصی قرار می‌گیرد. هرچه دما بالاتر برود ارتفاع مایع بالاتر می‌رود و هر چه دما پایین‌تر بیاید ارتفاع مایع پایین‌تر می‌آید.

دماسنجی که ما اکنون به کار می‌بریم درست همان کار دماسنج گالیله را انجام می‌دهد. با این تفاوت که در دماسنج ما به بجای هوا، جیوه تعبیه شده است. جیوه براثر حرارت یا بردوت منبسط یا منقبض شده و بدین وسیله در درون یک لوله شیشه‌ای بالا و پایین می‌رود.

هنگامی که جیوه گرم می‌شود، خود را از دیواره شیشه بالا می‌کشد، انبساط حجم پیدا می‌کند و چون سرد می‌‌شود منقبض شده و در حباب شیشه‌ای پائین لوله دماسنج، جمع می‌شود. دماسنج جیوه‌ای را گراند دوک فردیناند دوم، در حدود سال ۱۶۵۴ میلادی برای نخستین بار به کار برد.

دماسنج پزشکی

دماسنج پزشکی دارای یک لوله خیلی باریک شیشه‌ای است، که به مخزن جیوه‌ای با جداره‌ای خیلی نازک مربوط شده است. وقتی دماسنج پزشکی در دهان یک مریض قرار می‌گیرد، در اثر گرمای بدن بیمار جیوه در مخزن منبسط‌ شده، و در لوله بالا می‌رود. اما این جیوه به سهولت پایین نمی‌آید. زیرا بین مخزن و لوله یک معبر خیلی تنگ پیش‌بینی شده است، تا جیوه فوراً پایین نرود، و پزشک امکان خواندن درجه تب مریض را داشته باشد. پایین نرفتن جیوه در لوله، علاوه بر وجود این شکاف تنگ، علت دیگری هم دارد و آن اینکه نیروی جاذبه مولکولی مولکولهای جیوه بیشتر از مولکولهای شیشه و جیوه است، بنابراین از شکاف به سادگی عبور نمی‌کند. همان‌طور که اگر به یک صافی چایی که مانند یک الک کوچک است، روغن مالیده شود، یک قاشق آب را می‌توان به سادگی داخل آن نگه داشت.

 زیرا جاذبه مولکولی مولکولهای آب بیشتر از مولکولهای آب و روغن است. اما راه ساده‌ای برای برگرداندن جیوه به مخزن دماسنج وجود دارد: اگر دماسنج را یک لحظه در آب گرم فرو برده، و فوراً بیرون بکشیم، جیوه به سهولت سرجای خود برمی‌گردد. زیرا در این صورت ظرف شیشه‌ای زودتر از جیوه گرم شده، منبسط می‌شود و بزرگ شدن نسبی این سوراخ باریک نیز باعث برگشت فوری جیوه به مخزن می‌گردد. به شرطی که آب بیش از حد گرم نباشد تا سبب شکستن دماسنج نشود.

 

 

درباره‌ admin555

تصویر پروفایل از  admin555

جوابی بنویسید

رفتن به نوارابزار