تحقيق كنيد در دماهايي كه در گسترده كار دماسنج هاي جيوه اي و الكلي نيستند، دما را چگونه و با چه ابزاري مي توان اندازه گرفت؟

جواب: دماهاي متوسط با وسيله اي بنام ترموكوپل و دماهاي زياد با نورسنج اندازه گيري مي شوند.

ترموكوپل از دو نوار فلزي با جنسهاي متفاوت تشكيل شده است كه مطابق شكل مقابل در اثر ايجاد اختلاف دما بين دو گره آن جريان الكتريكي توليد مي شود. شدت جريان را معياري براي اندازه گيري دماي محيط گرم قرار مي دهند. نورسنج نيز وسيله اي است كه در آن شدت نور كه متناسب با دماي منبع تابش آن است، به علائم الكتريكي درجه بندي شده تبديل مي گردد.

 

جواب: اندازه گيريهاي فوق براي يك روز اواخر پاييز( و براي يك شيفت آموزشي) كه اين قسمت از درس تدريس مي شود، جدول زير را به دست مي دهد. فرض بر اين است كه در اين هنگام وسيله گرمازا در كلاس عمل نمي كند و افزايش دما فقط به دليل حضور شاگردان در كلاي و بالا آمدن خورشيد است.

در صورتيكه اعداد جدول را به صورت نمودار رسم كنيم، نمودار مقابل حاصل مي شود.

 شکل زير يک دماسنج پزشکي را نشان مي دهد . با توجه به شکل تفاوت هايي را که اين دماسنج با دماسنج جيوه ا ي معمولي دارد بيان کنيد

 . 

جواب: دماسنج پزشكي حداكثر تا   43 را مي تواند اندازه بگيرد زيرا دماي بدن انسان امكان ندارد از اين مقدار بيشتر شود و نيز لوله باريك دماسنج پزشكي در نزديك مخزن خود داراي انحنايي است كه از برگشت سريع جيوه به داخل مخزن جلوگيري مي كند تا اندازه گيري دما دقيق تر باشد.

وسيله هاي آزمايش : ليوان - دماسنج - شمع - کبريت - ظرف آب -ميخ .
    ١. ليواني را از آب سرد پر کنيد و دماي آن را توسط دماسنجي درون آن قرار مي دهيد اندازه بگيريد .
    ٢. سکه اي را توسط شعله ي شمع يا چراغ گاز داغ کنيد و آن را درون ليوان بيندازيد .
    ٣. به نحوه ي تغيير دما دقت کرده و آن را ياداشت کنيد .
   ٤. پس از آنکه تغيير دما متوقف شد ، ميخ را از آب درون ليوان بيرون بياوريد .آيا ميخ هنوز داغ است ؟
    ٥. آزمايش بالا را تکرار کنيد . اين بار به جاي داغ کردن ميخ ، آن را براي مدتي حدود يک ربع ساعت درون قسمت يخساز يخچال قرار دهيد تا کاملا" سرد شود . 
نتيجه اين آزمايش را با آزمايش قبل مقايسه کنيد . از اين مقايسه چه نتيجه اي مي گيريد ؟

جواب: هنگامي كه ميخ داغ را درون آب ليوان قرار مي دهيم در اثر مبادله گرمايي، انرژي از ميخ به آب منتقل مي شود. در اثر اين عمل دماي دماسنج پايين آمده و دماي آب بالا مي رود و پس از اندكي هر دو همدما مي شوند. در مرحله دوم آزمايش كه ميخ بر اثر قرار گرفتن در قسمت يخساز يخچال سرد است، انرژي از آب به ميخ منتقل مي شود و اين باردماي ميخ بالا رفته و دماي آب پايين مي آيد و مجدداً پس از اندكي هر دو همدما مي شوند.

نتيجه مهمي كه از اين آزمايش حاصل مي شود آنست كه بين دو جسم بدون توجه به اينكه انرژي دروني كدام يك بيشتر است، انرژي گرمايي همواره از جسمي كه دماي بالاتري دارد به جسمي كه دماي پايين تري دارد منتقل مي شود.

آزمايشي را طراحي كنيد كه در آن دو يا چند جسم غير هم دما در تماس با يكديگر قرار گيرند. دماي تعادل آنها را در وضعيت تعادل گرمايي اندازه بگيريد. روش كار خود را در هر مورد شرح دهيد. همچنين با انجام يك آزمايش تحقيق كنيد كه وقتي دو جسم هم دما در تماس كامل با يكديگر قرار مي گيرند تغيير در دماي آنها روي نمي دهد.

ج: دو تكه كوچك فلزي را همراه با يك دماسنج در داخل يخچال قرار مي دهيمتا دماي آنها در حدود   5 شود. سپس تكه هاي فلزي را وارد ظرف آبي با دماي    30 مي كنيم و آب را به آرامي بهم مي زنيم بعد از اندكي كه تعادل گرمايي ايجاد شد اگر دماي تكه هاي فلزي و آب را اندازه بگيريم مي بينيم هر دو مثلاً  25 هستند. سپس  تكه هاي فلزي را بهم تماس مي دهيم و كمي صبر مي كنيم و مجدداً دماي آنها را اندازه مي گيريم. ملاحظه مي كنيم تغييري در دماي آنها ايجاد نشده است. زيرا قبلاً در داخل آب همدما شده اند.