سخن بزرگان
بزرگى آفريننده در انديشه‌ات، آفريده را خُرد مى‌نماياند در ديده‌ات.
امام علی (علیه السلام)

دما و دماسنجی

در این فصل به بررسی مفاهیمی چون دماسنجی، اثر تغییر دما بر حجم مواد، گرماسنجی، اندازه‌گیری گرمای ویژه، تغییر حالت مواد، گرمای ذوب و تبخیر، راه‌های انتقال گرما و سرانجام قانون گازها می‌پردازیم.

دما و دماسنجی:

دما کمیتی است که میزان سردی و گرمی اجسام را مشخص می‌کند. برای اندازه‌گیری دما باید مقیاس دمایی داشته باشیم که برای این کار از یک مشخصهٔ قابل اندازه‌گیری که با گرمی و سردی جسم تغییر کند استفاده می‌کنیم که به آن اصطلاحاً کمیت دماسنجی می‌گویند. تغییر کمیت دماسنجی، اساس کار دماسنج‌هاست. ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع دماسنج، دماسنج‌های جیوه‌ای و الکلی است. در این دماسنج‌ها، کمیت دماسنجی، ارتفاع مایع درون لولهٔ دماسنج است زیرا به جز چند مورد استثنا تمام مواد با افزایش دما، منبسط و با کاهش آن منقبض می‌شوند.
تألیفی

1 چند عدد از جملات زیر صحیح است؟
الف) دما کمیتی است که میزان سردی و گرمی اجسام را مشخص می‌کند.
ب) مشخصهٔ قابل اندازه‌گیری که با گرمی و سردی جسم تغییر کند را مقیاس دماسنجی می‌گویند.
پ) اساس کار دماسنج‌ها تغییر کمیت دماسنجی است.
ت) در دماسنج‌های جیوه‌ای و الکلی کمیت دماسنجی، ارتفاع مایع درون لولهٔ دماسنج است.
ث) ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع دماسنج، دماسنج‌های جیوه‌ای و الکلی است.
ج) تمام مواد با افزایش دما، منبسط و با کاهش آن منقبض می‌شوند.

  1.  
    3
       
  2.  
    4
       
  3.  
    5
       
  4.  
    6
       

پاسخ: گزینۀ 2
ب) مشخصهٔ قابل اندازه‌گیری که با گرمی و سردی جسم تغییر کند را کمیت دماسنجی می‌گویند.
ج) به جز چند مورد استثنا تمام مواد با افزایش دما، منبسط و با کاهش آن منقبض می‌شوند.
مقیاس‌های دما:
یکی از مقیاس‌های متداول دما، مقیاس دما برحسب درجهٔ سلسیوس است. این مقیاس مبتنی بر دو نقطهٔ ثابت است: یکی دمایی که در آن آب خالص در فشار جو متعارف (1 atm) شروع به یخ‌زدن می‌کند و دیگری دمایی که آب خالص در فشار جو متعارف (1 atm) به جوش می‌آید. به نقطهٔ اول، عدد صفر و به نقطهٔ دوم، عدد 100 را اختصاص می‌دهند و فاصلهٔ بین این دو را به 100 قسمت مساوی تقسیم می‌کنند و هر قسمت را 1 درجه می‌نامند. قبلاً به چنین دماسنجی، دماسنج با مقیاس سانتی‌گراد گفته می‌شد. یکای درجهٔ سلسیوس را با نماد °C و دما بر حسب درجۀ سلسیوس را با θ نمایش می‌دهند.
یکای دیگر دما کلوین است که به عنوان مقیاس بین المللی دما انتخاب شد. این یکا، با نماد K نمایش داده می‌شود. دما برحسب کلوین را معمولاً با T نشان می‌دهند. رابطهٔ میان دما در مقیاس‌های سلسیوس و کلوین به صورت زیر است:
T=θ+273/15
صفر کلوین برابر -273/15 °C است که کمترین دمای ممکن است. اما حد بالایی برای دما وجود ندارد.
یکا و اعداد
273=3×91=6×45/5
یکای رایج دیگر دما که در صنعت و هواشناسی کاربرد دارد، فارنهایت است.
رابطۀ بین مقیاس فارنهایت F و سلسیوس θ به صورت زیر است:
F=95θ+32
تألیفی

2 کدام گزینه نادرست است؟

  1.   یکای فارنهایت در صنعت و هواشناسی کاربرد دارد.    
  2.   کمترین دمای ممکن صفر کلوین است که برابر
    273/15
    سلسیوس است.    
  3.   حد بالایی برای دما وجود ندارد.    
  4.   سلسیوس، کلوین و فارنهایت سه مقیاس متداول دما و یکای دما در SI سانتی‌گراد است.    

پاسخ: گزینۀ 4
یکای دما در SI کلوین است. قبلاً به دماسنج در مقیاس سلسیوس، دماسنج با مقیاس سانتی‌گراد گفته می‌شد.
تألیفی

3 گرم‌ترین نقطهٔ روی زمین، ناحیه‌ای در کویر لوت است که دمای آن تا حدود 70 °C گزارش شده است. این دما برحسب فارنهایت و کلوین از راست به چپ کدام است؟

  1.  
    94
    ،
    203
       
  2.  
    158
    ،
    343
       
  3.  
    94
    ،
    343
       
  4.  
    158
    ،
    203
       

پاسخ: گزینۀ 2
θ=70 °C
F=95θ+32
F=95×70+32=158
Tθ+273
T=70+273=343 K
تألیفی

4 چه دمایی در مقیاس کلوین چهار برابر همان دما در مقیاس سلسیوس است؟

  1.  
    91
       
  2.  
    182
       
  3.  
    364
       
  4.  
    341
       

پاسخ: گزینۀ 3
Tθ+273 , T=4θ
4θ=θ+273θ=91
T=91+273=364
تغییرات دما در مقیاس‌های سلسیوس و کلوین با هم برابر است:
Tθ+273
ΔT=T2-T1=θ2+273-θ1+273
 ΔT=θ2+273-θ1-273
ΔT=Δθ
رابطۀ تغییرات دما در مقیاس‌های سلسیوس و فارنهایت به صورت زیر است:
F=95θ+32
ΔF=F2-F1=95θ2+32-95θ1+32
 ΔF=95θ2+32-95θ1-32
ΔF=95Δθ
تألیفی

5 اگر دمای اولیۀ جسمی در مقیاس سلسیوس θ باشد و دمای ثانویۀ آن در همان مقیاس سه برابر شده باشد، تغییرات دما در مقیاس کلوین و فارنهایت به ترتیب از راست به چپ کدام است؟

  1.  
    3θ
    ،
    275θ
       
  2.  
    2θ
    ،
    185θ
       
  3.  
    2θ+273
    ،
    185θ+32
       
  4.  
    3θ+273
    ،
    275θ+32
       

پاسخ: گزینۀ 2
θ2=3θ , θ1=θ
ΔT=Δθ=θ2-θ1=3θ-θ=2θ
ΔF=95Δθ=95×2θ=185θ
تألیفی

6 دو دماسنج در مقیاس‌های کلوین و فارنهایت داریم. عددی که دماسنج در مقیاس کلوین از دمای جسمی نشان می‌دهد، دو برابر عددی است که دماسنج در مقیاس فارنهایت نشان می‌دهد. دمای این جسم به طور تقریبی چند درجۀ سلسیوس است؟

  1.  
    40
       
  2.  
    -40
       
  3.  
    80
       
  4.  
    -80
       

پاسخ: گزینۀ 3
T=θ+273 , F=95θ+32
T=2Fθ+273=295θ+32
135θ=209θ80

دماسنج با مقیاس نامشخص:

اگر دماسنجی با مقیاس نامشخص دماهای θ، θ1 و θ2 را به ترتیب ‎x‏، ‎x1 ‏و x2 نشان دهد، رابطۀ زیر بین این اعداد برقرار است:
θ-θ1θ2-θ1=x-x1x2-x1
تألیفی

7 دماسنجی دمای ذوب یخ را 30 و دمای جوشیدن آب را 110 نشان می‌دهد. این دماسنج دمای 50 °C را چه عددی نشان می‌دهد؟

  1.  
    50
       
  2.  
    60
       
  3.  
    70
       
  4.  
    80
       

پاسخ: گزینۀ 3
θ-θ1θ2-θ1=x-x1x2-x1
θ-0100-0=x-30110-308θ=10x-300
8×50=10x-300x=70

دماسنج معیار:

دانشمندان برای کارهای علمی، سه دماسنج را به عنوان دماسنج‌های معیار برای اندازه‌گیری گسترهٔ دماهای مختلف پذیرفته‌اند. در اندازه‌گیری‌هایی که لازم است دما با دقت و صحت زیاد اندازه‌گیری شود از دماسنج‌های معیار استفاده می‌کنیم.
1) دماسنج گازی
که اساس کار آن مبتنی بر قانون گازهای کامل است.
2) تف‌سنج (پیرومتر)
که اساس کار آن مبتنی بر تابش گرمایی است.
3) دماسنج مقاومت پلاتینی
که اساس کار آن مبتنی بر تغییر مقاومت الکتریکی یک سیم بر اثر تغییر دما است.
دماسنج ترموکوپل:
یکی از دماسنج‌های مهم دیگر که جزو دماسنج‌های معیار شمرده می‌شد، دماسنج ترموکوپل است که به دلیل دقت کمتر آن نسبت به دماسنج‌های بیان شده، از مجموعه دماسنج‌های معیار کنار گذاشته شد؛ ولی این دماسنج همچنان کاربرد فراوانی در صنعت و آزمایشگاه‌ها دارد.
کمیت دماسنجی این دماسنج، ولتاژ است و به این صورت عمل می‌کند که دو سیم رسانای غیر هم‌جنس مانند مس و کنستانتان از طرفی در دمای ذوب یخ نگه داشته شده، و از طرف دیگر در مکانی به هم متصل‌اند که می‌خواهیم دمای آن را به‌دست آوریم. این مجموعه با سیم‌های مسی رابط به یک ولت‌سنج بسته می‌شود. با تغییر دمای محل مورد اندازه‌گیری، عددی که ولت‌سنج نشان می‌دهد، تغییر می‌کند. گسترهٔ دماسنجی یک ترموکوپل به جنس سیم‌های آن بستگی دارد به طوری که می‌تواند دماهای بین -270 °C تا 1372 °C را اندازه‌گیری کند.
دماسنج ترموکوپل
تألیفی

8 دانشمندان برای کارهای علمی، سه دماسنج را به عنوان دماسنج‌های معیار برای اندازه‌گیری گسترهٔ دماهای مختلف پذیرفته‌اند. کدام گزینه دماسنج معیار نیست؟

  1.   تف‌سنج    
  2.   دماسنج گازی    
  3.   دماسنج ترموکوپل    
  4.   دماسنج مقاومت پلاتینی    

پاسخ: گزینۀ 3
یکی از دماسنج‌های مهم که جزو دماسنج‌های معیار شمرده می‌شد، دماسنج ترموکوپل است که به دلیل دقت کمتر آن نسبت به دماسنج‌هایی همچون دماسنج گازی، تف‌سنج (پیرومتر) و دماسنج مقاومت پلاتینی، از مجموعه دماسنج‌های معیار کنار گذاشته شد؛ ولی این دماسنج همچنان کاربرد فراوانی در صنعت و آزمایشگاه‌ها دارد.
تألیفی

9 کدام گزینه نادرست است؟

  1.   اساس کار دماسنج مقاومت پلاتینی مبتنی بر تغییر مقاومت الکتریکی است.    
  2.   اساس کار دماسنج گازی مبتنی بر قانون گازهای کامل است.    
  3.   اساس کار دماسنج ترموکوپل مبتنی بر تغییر مقاومت الکتریکی است.    
  4.   اساس کار تف‌سنج مبتنی بر تابش گرمایی است.    

پاسخ: گزینۀ 3
اساس کار دماسنج ترموکوپل مبتنی بر تغییر ولتاژ است.
مزیت‌های ترموکوپل :
1)
سرعت بالا (به دلیل جرم کوچک محل اتصال، خیلی سریع با دستگاهی که دمای آن اندازه‌گیری می‌شود به حالت تعادل گرمایی می‌رسد و تغییر دما را نشان می‌دهد.)
2)
دقت و حساسیت بالا
3)
قابلیت استفاده در مدارهای الکترونیکی
4)
گسترهٔ دماسنجی وسیع (-270 °C تا 1372 °C)
تألیفی

10 کدام گزینه نادرست است؟

  1.   گسترهٔ دماسنجی همۀ دماسنج‌های ترموکوپل ثابت و بین
    -270 °C
    تا
    1372 °C
    است.    
  2.   کمیت دماسنجی در دماسنج ترموکوپل، ولتاژ است.    
  3.   سرعت و دقت بالای ترموکوپل به دلیل جرم کوچک محل اتصال آن با جسمی که دمای آن اندازه‌گیری می‌شود است.    
  4.   قابلیت استفاده در مدارهای الکترونیکی از مزیت‌های ترموکوپل است.    

پاسخ: گزینۀ 1
گسترهٔ دماسنجی یک ترموکوپل به جنس سیم‌های آن بستگی دارد به طوری که می‌تواند دماهای بین -270 °C تا 1372 °C را اندازه‌گیری کند.

بعدی

هیچ نظری ثبت نشده

×


تست‌های کنکور‌های سراسری درس فیزیک رشته ریاضی
مشاهده
تست‌های تألیفی درس فیزیک رشته ریاضی و تجربی
مشاهده
تست‌های کنکور‌های سراسری درس فیزیک رشته تجربی
مشاهده