همه ما بارها گرمای تابستان و سرمای زمستان را احساس کردهایم. گاهی دستمان به لیوان چای داغ میخورد و سریع آن را کنار میکشیم، گاهی هم آب سرد باعث لرز میشود. این تفاوتها به دما مربوط هستند.
دما یکی از مفاهیم مهم در درس علوم است که در زندگی روزمره با آن زیاد روبهرو میشویم. وقتی میگوییم هوا سرد است یا آب داغ شده، در واقع درباره دما صحبت میکنیم. دما به ما کمک میکند میزان گرمی و سردی اجسام را بهتر بشناسیم و آنها را با هم مقایسه کنیم. دانستن دما حتی به ما کمک میکند لباسهایی متناسب با میزان سردی هوا بپوشیم تا مریض نشویم.
در نتیجه در این درس از مجموعه مدارس سلام یاد میگیریم دما چیست، چگونه اندازهگیری میشود و چرا دانستن آن برای ما اهمیت دارد.
دما چیست؟
دما مقدار گرمی یا سردی یک جسم یا محیط را نشان میدهد. وقتی میگوییم هوا گرم است یا آب سرد شده، در واقع درباره دما صحبت میکنیم. دما را نمیتوان فقط با احساس دست به طور دقیق تشخیص داد، به همین دلیل از وسیلهای به نام دماسنج برای اندازهگیری آن استفاده میشود.
دما به حرکت ذرات مواد بستگی دارد. در اجسام گرم، ذرات سریعتر حرکت میکنند و انرژی بیشتری دارند. در اجسام سرد، حرکت ذرات کندتر است. وقتی یک جسم گرم با یک جسم سرد تماس پیدا میکند، گرما از جسم گرم به جسم سرد منتقل میشود تا هر دو به یک دمای یکسان برسند.
برای اندازهگیری دما از مقیاسهای مختلفی استفاده میشود که معروفترین آنها سانتیگراد و فارنهایت هستند. با کمک دما میتوان تغییرات هوا، وضعیت بدن انسان و رفتار مواد را بهتر فهمید و به شکل دقیقتری بررسی کرد.
پیشنهاد مطالعه: میعان چیست؟
گرما چیست؟
گرما نوعی انرژی است که از یک جسم گرمتر به یک جسم سردتر منتقل میشود. این انتقال فقط زمانی اتفاق میافتد که دو جسم با هم در تماس باشند یا راهی برای عبور انرژی بین آنها وجود داشته باشد. وقتی لیوان چای داغ را در دست میگیریم، گرما از چای به دست منتقل میشود چون دمای چای بیشتر از دمای دست است.
در علوم، گرما را با حرف q نشان میدهند و واحد اندازهگیری آن ژول است. گرما همیشه در حال حرکت است و هرگز ثابت نمیماند. وقتی دو جسم به یک اندازه گرم باشند، دیگر گرمایی بین آنها جابهجا نمیشود و میگوییم به تعادل گرمایی رسیدهاند. این موضوع یکی از پایههای مهم در درس علوم است.
چند نکته مهم درباره گرما:
- گرما همیشه از جسم گرمتر به جسم سردتر میرود.
- گرما یک انرژی است و واحد آن ژول است.
- گرما در هنگام تماس اجسام جابهجا میشود.
- وقتی گرما منتقل نشود، دمای اجسام برابر است.
- همه مواد گرما را به یک شکل انتقال نمیدهند، برای مثال فلز زودتر از چوب داغ میشود.
تفاوت گرما و دما در چیست؟
دما مقدار گرمی یا سردی یک جسم را نشان میدهد، اما گرما انرژیای است که بین اجسام جابهجا میشود. دما به ما میگوید یک جسم چقدر گرم است، اما گرما نشان میدهد چه مقدار انرژی از یک جسم به جسم دیگر منتقل شده است. به همین دلیل، این دو مفهوم شبیه هم هستند اما یکسان نیستند.
دما به حرکت ذرات یک ماده مربوط است. هرچه ذرات سریعتر حرکت کنند، دما بیشتر است. اما گرما به تعداد ذرات هم بستگی دارد. ممکن است یک ظرف بزرگ آب ولرم گرمای بیشتری نسبت به یک فنجان آب داغ داشته باشد، با اینکه دمای آب داغ بالاتر است. این تفاوت باعث میشود گرما و دما را جداگانه بررسی کنیم.
تفاوتهای مهم گرما و دما:
- دما مقدار گرمی یا سردی جسم را نشان میدهد اما گرما انرژی منتقلشده است.
- دما با دماسنج اندازهگیری میشود اما گرما با واحد ژول سنجیده میشود.
- دما به مقدار ماده وابسته نیست اما گرما به مقدار ماده بستگی دارد.
- دما ثابت میماند اما گرما جابهجا میشود.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
اندازهگیری دما
برای فهمیدن میزان گرمی یا سردی اجسام، از اندازهگیری دما استفاده میکنیم. دما با حواس ما به درستی مشخص نمیشود، به همین دلیل دانشمندان وسیلهای به نام دماسنج ساختهاند تا دما را دقیق و قابل اعتماد نشان بدهد.
دماسنج با تغییراتی که در اثر گرم شدن یا سرد شدن اتفاق میافتد، دما را اندازه میگیرد. این تغییر میتواند بالا رفتن مایع، تغییر جریان برق یا دریافت انرژی گرمایی باشد. عددی که روی دماسنج دیده میشود، مقدار دمای جسم یا محیط را نشان میدهد.
تاریخچه دماسنج
انسانها از گذشته به دنبال راهی بودند تا گرمی و سردی را دقیقتر بررسی کنند. با پیشرفت علم، دانشمندان فهمیدند بعضی مواد با تغییر دما، شکل یا اندازهشان عوض میشود. اولین ابزار شبیه به دماسنج را گالیله در سال 1592 میلادی ساخت.
اولین دماسنجها از مایعهایی مثل الکل و جیوه ساخته شدند که در اثر گرما منبسط میشدند. بعدها، با پیشرفت فناوری، دماسنجهای دیجیتالی و پیشرفتهتر ساخته شدند که دما را سریعتر و دقیقتر نشان میدهند و ایمنتر هستند.
انواع دماسنج
دماسنجها شکلها و کاربردهای مختلفی دارند. بعضی از آنها با مایع کار میکنند و با بالا و پایین رفتن مایع داخل لوله، دما را نشان میدهند. این نوع دماسنجها سالها رایج بودند و هنوز هم در بعضی جاها استفاده میشوند. برخی از انواع دماسنج به این ترتیب هستند:
- دماسنج مایعی
این دماسنج از یک لوله شیشهای باریک تشکیل شده که داخل آن مایعی مثل الکل رنگی یا جیوه قرار دارد. وقتی دما بالا میرود، مایع گرم میشود و حجم آن زیاد میشود و در لوله بالا میآید. با سرد شدن، مایع پایین میرود. عدد کنار لوله نشان میدهد دما چقدر است.
در دماسنج الکلی به جای جیوه از الکل رنگی استفاده میشود. الکل با تغییر دما سریعتر منبسط یا منقبض میشود، به همین دلیل برای اندازهگیری دمای هوا و مایعات کاربرد دارد.
- دماسنج پزشکی
این دماسنج برای اندازهگیری دمای بدن انسان استفاده میشود. معمولاً زیر زبان یا زیر بغل قرار میگیرد و بعد از چند دقیقه، عدد دمای بدن را نشان میدهد. این دماسنجها برای تشخیص تب بسیار مهم هستند.
- دماسنج نواری یا تبسنج
این دماسنج روی پیشانی قرار میگیرد و با تغییر رنگ یا عدد، دمای بدن را نشان میدهد. استفاده از آن آسان است و بیشتر برای کودکان کاربرد دارد، چون تماس مستقیم با دهان یا بدن ندارد.
- دماسنج دیجیتالی
این نوع دماسنج دما را با کمک قطعات الکترونیکی اندازهگیری میکند و نتیجه را به صورت عدد روی صفحه نمایش نشان میدهد. سرعت و دقت آن بالا است و امروزه در خانهها و مراکز درمانی زیاد استفاده میشود.
- دماسنج مادون قرمز
این دماسنج بدون تماس با بدن یا جسم کار میکند. انرژی گرمایی را که از سطح اجسام پخش میشود دریافت میکند و دما را نشان میدهد. از آن برای اندازهگیری دمای بدن، غذا یا اجسام داغ استفاده میشود.
- دماسنج دیواری
این دماسنج به دیوار نصب میشود و دمای هوای محیط مثل اتاق، کلاس یا گلخانه را نشان میدهد. در نتیجه بیشتر برای اطلاع از دمای محیط کاربرد دارد.
مقیاسهای دما
برای اینکه همه بتوانند دما را به یک شکل بفهمند، از مقیاسهای دما استفاده میشود. مقیاس دما یعنی روشی استاندارد برای عدد دادن به میزان گرمی و سردی. بدون مقیاس، مقایسه دماها ممکن نبود. دانشمندان چند مقیاس مختلف طراحی کردهاند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. رایجترین مقیاسها سلسیوس، فارنهایت و کلوین هستند که در زندگی روزمره، پزشکی و علوم استفاده میشوند.
مقیاس سلسیوس
مقیاس سلسیوس یکی از پرکاربردترین مقیاسهای دما در جهان است. در این مقیاس، دمای یخزدن آب صفر درجه و دمای جوشیدن آب صد درجه در نظر گرفته شده است. به همین دلیل فهم آن برای دانشآموزان سادهتر است. از این مقیاس در مدرسه، هواشناسی و بیشتر کشورها استفاده میشود. چون سلسیوس بر پایه سیستم متریک است، در علوم نیز کاربرد زیادی دارد.
نکته مهم: مقیاس سلسیوس دما، همان سانتیگراد است که اغلب ما استفاده میکنیم.
مقیاس فارنهایت
مقیاس فارنهایت بیشتر در کشور آمریکا استفاده میشود. در این مقیاس، آب در ۳۲ درجه یخ میزند و در ۲۱۲ درجه میجوشد. فاصله عددی بین این دو حالت بیشتر از سلسیوس است. از این رو، اعداد در این مقیاس معمولاً بزرگتر به نظر میرسند و برای کسانی که به آن عادت ندارند، کمی گیجکننده هستند. با این حال، این مقیاس هنوز در برخی کشورها کاربرد دارد.
نکته: تفاوت نقطه انجماد آب که ۳۲ درجه است، با نقطه جوش آب که ۲۱۲ درجه است،۱۸۰ درجه میباشد. به همین دلیل، دماسنج را به ۱۸۰ درجه تقسیمبندی میکنند.
مقیاس کلوین
مقیاس کلوین بیشتر در علوم و آزمایشگاهها استفاده میشود. این مقیاس از صفر مطلق شروع میشود، یعنی جایی که حرکت ذرات تقریباً متوقف است. صفر کلوین سردترین دمای ممکن است. در ضمن، در مقیاس کلوین از علامت درجه استفاده نمیشود. این مقیاس برای دانشمندان اهمیت زیادی دارد چون پایه بسیاری از محاسبات علمی است.
تفاوت فارنهایت و سلسیوس
مقیاس سلسیوس و مقیاس فارنهایت دو روش مختلف برای اندازهگیری دما هستند که هر کدام بر اساس نقطههای مشخصی از دمای آب تعریف شدهاند:
- تفاوت در عددگذاری
در مقیاس سلسیوس، دمای یخ زدن آب برابر با صفر درجه و دمای جوش آمدن آب برابر با صد درجه در نظر گرفته میشود. به همین دلیل فاصله بین سردترین و گرمترین حالت آب در این مقیاس به صد قسمت مساوی تقسیم شده است.
در مقیاس فارنهایت، نقطه انجماد آب عدد ۳۲ درجه و نقطه جوش آب عدد ۲۱۲ درجه است. فاصله بین این دو نقطه به ۱۸۰ قسمت مساوی تقسیم شده و هر قسمت یک درجه فارنهایت به حساب میآید. - تفاوت در نماد و دانشمندان
از نظر نماد نوشتاری، درجه سلسیوس با علامت °C و درجه فارنهایت با علامت °F نشان داده میشود. هر دو مقیاس توسط دانشمندان معرفی شدهاند؛ مقیاس سلسیوس توسط آندرس سلسیوس و مقیاس فارنهایت توسط دنیل گابریل فارنهایت طراحی شده است. - تفاوت در اعداد مهم
دمای طبیعی بدن انسان در این دو مقیاس عددهای متفاوتی دارد، اما مفهوم آن یکسان است. دمای معمول بدن در مقیاس سلسیوس حدود ۳۷ درجه و در مقیاس فارنهایت حدود ۹۸٫۶ درجه است. - تفاوت در جایگاه صفر مطلق
یکی دیگر از تفاوتهای مهم این دو مقیاس، جایگاه صفر مطلق است. صفر مطلق پایینترین دمای ممکن در جهان است، جایی که حرکت ذرات تقریباً متوقف میشود. در مقیاس سلسیوس، صفر مطلق عددی منفی و برابر با حدود ۲۷۳- درجه است، در حالی که در مقیاس فارنهایت این عدد حدود ۴۵۹- درجه است. این موضوع نشان میدهد که هر مقیاس نقطه صفر متفاوتی دارد.
به طور کلی، مقیاس سلسیوس به دلیل سادگی و ارتباط مستقیم با حالتهای آب، برای آموزش و استفاده علمی مناسبتر است، در حالی که مقیاس فارنهایت بیشتر کاربرد محلی دارد و در برخی کشورها همچنان رایج است. هر دو مقیاس یک هدف مشترک دارند و آن اندازهگیری دقیق دما است.
تبدیل دما
گاهی دما با درجه سلسیوس نوشته میشود و گاهی با فارنهایت یا کلوین. برای اینکه بتوانیم دماها را با هم مقایسه کنیم، لازم است آنها را از یک مقیاس به مقیاس دیگر تبدیل کنیم. برای این کار از فرمولهای مشخصی استفاده میشود که در علوم مدرسه کاربرد زیادی دارند.
تبدیل سلسیوس به کلوین
در این تبدیل، کافی است عدد ۲۷۳٫۱۵ را به دمای سلسیوس اضافه کنیم. مقیاس کلوین بیشتر در آزمایشها و علوم کاربرد دارد.
فرمول:
کلوین = سلسیوس + ۲۷۳٫۱۵
مثال:
اگر دما ۲۵ درجه سلسیوس باشد، داریم:
۲۵ + ۲۷۳٫۱۵ = ۲۹۸٫۱۵ کلوین
تبدیل کلوین به سلسیوس
برای برگشت از کلوین به سلسیوس، عدد ۲۷۳٫۱۵ را از دمای کلوین کم میکنیم.
فرمول:
سلسیوس = کلوین − ۲۷۳٫۱۵
مثال:
اگر دما ۳۰۰ کلوین باشد، داریم:
۳۰۰ − ۲۷۳٫۱۵ = ۲۶٫۸۵ درجه سلسیوس
تبدیل فارنهایت به سلسیوس
در این تبدیل، ابتدا عدد ۳۲ را از دمای فارنهایت کم میکنیم، سپس حاصل را در ۵ ضرب و بر ۹ تقسیم میکنیم.
فرمول:
سلسیوس = (فارنهایت − ۳۲) × ۵ ÷ ۹
مثال:
دمای بدن انسان معمولاً ۹۸٫۶ درجه فارنهایت است:
۹۸٫۶ − ۳۲ = ۶۶٫۶
۶۶٫۶ × ۵ ÷ ۹ ≈ ۳۷ درجه سلسیوس
تبدیل سلسیوس به فارنهایت
در این تبدیل، دمای سلسیوس را در ۹ ضرب کرده، بر ۵ تقسیم میکنیم و در پایان ۳۲ را به آن اضافه میکنیم.
فرمول:
فارنهایت = (سلسیوس × ۹ ÷ ۵) + ۳۲
مثال:
اگر دما ۰ درجه سلسیوس باشد:
۰ × ۹ ÷ ۵ + ۳۲ = ۳۲ درجه فارنهایت
تبدیل فارنهایت به کلوین
در این حالت، ابتدا فارنهایت را به سلسیوس تبدیل میکنیم و سپس عدد ۲۷۳٫۱۵ را اضافه میکنیم.
فرمول:
کلوین = (فارنهایت − ۳۲) × ۵ ÷ ۹ + ۲۷۳٫۱۵
مثال:
اگر دما ۶۸ درجه فارنهایت باشد:
۶۸ − ۳۲ = ۳۶
۳۶ × ۵ ÷ ۹ = ۲۰
۲۰ + ۲۷۳٫۱۵ = ۲۹۳٫۱۵ کلوین
تبدیل کلوین به فارنهایت
در این تبدیل، ابتدا عدد ۲۷۳٫۱۵ را از کلوین کم میکنیم، سپس عدد به دست آمده را در ۹ ضرب و بر ۵ تقسیم کرده و در پایان ۳۲ را اضافه میکنیم.
فرمول:
فارنهایت = (کلوین − ۲۷۳٫۱۵) × ۹ ÷ ۵ + ۳۲
مثال:
اگر دما ۲۷۳٫۱۵ کلوین باشد، داریم:
۲۷۳٫۱۵ − ۲۷۳٫۱۵ = ۰
۰ × ۹ ÷ ۵ + ۳۲ = ۳۲ درجه فارنهایت
| جدول تبدیل دما | ||
| کلوین (K) | سلسیوس (°C) | فارنهایت (°F) |
| 273.15 K | 0 °C نقطه انجماد آب | 32 °F |
| 274.15 K | 1 °C | 33.8 °F |
| 275.15 K | 2 °C | 35.6 °F |
| 276.15 K | 3 °C | 37.4 °F |
| 277.15 K | 4 °C | 39.2 °F |
| 278.15 K | 5 °C | 41.0 °F |
| 283.15 K | 10 °C | 50.0 °F |
| 288.15 K | 15 °C | 59.0 °F |
| 293.15 K | 20 °C | 68.0 °F |
| 298.15 K | 25 °C | 77.0 °F |
| 303.15 K | 30 °C | 86.0 °F |
| 308.15 K | 35 °C | 95.0 °F |
| 310.15 K | 37 °C دمای طبیعی بدن | 98.6 °F |
| 313.15 K | 40 °C | 104.0 °F |
| 323.15 K | 50 °C | 122.0 °F |
| 333.15 K | 60 °C | 140.0 °F |
| 343.15 K | 70 °C | 158.0 °F |
| 353.15 K | 80 °C | 176.0 °F |
| 363.15 K | 90 °C | 194.0 °F |
| 373.15 K | 100 °C نقطه جوش آب | 212.0 °F |
نکات جالب درباره دما
● هسته خورشید میتواند به دمای ۱۵ میلیون درجه سلسیوس برسد.
● هسته زمین حدود ۵,۳۷۷ درجه سلسیوس گرم است.
● بیشترین دمای ثبت شده در بریتانیا ۳۸.۵ درجه سلسیوس بوده است.
● منطقه گندم بریان ایران که دمایش به ۷۱ درجه هم رسیده، گرمترین نقطه زمین ثبت شده است.
● آب در دمای ۱۰۰ درجه سلسیوس به جوش میآید.
● هیدروژن مایع سردترین ماده شناخته شده است و دمای آن به ۲۵۳- درجه سلسیوس میرسد.
● قطب جنوب سردترین جای زمین با ۹۴.۷- درجه سلسیوس بوده است.
پیشنهاد مطالعه: ساختار درونی زمین
جمعبندی
در این مطلب به طور کامل به سؤال دما چیست کلاس دوم و چهارم پرداختیم. گفتیم که منظور از دما، سنجش میزان گرمی و سردی است. این سنجش به طور دقیق با دماسنج انجام میشود و دما با مقیاسهای فارنهایت، سلسیوس و کلوین سنجیده میشود. دمای انجماد آب ۰ درجه سلسیوس، دمای طبیعی بدن ۳۷ و نقطه جوش آب۱۰۰ درجه سلسیوس است و با انواع دماسنج دیجیتال، آشپزخانه، لیزری، جیوهای و غیره میزان دقیق این دما مشخص میشود.
سؤالات متداول
- به میزان گرمی و سردی هوا چه می گویند کلاس دوم؟
به میزان گرمی و سردی هوا «دما» میگویند و با آن میتوان فهمید هوا چقدر گرم یا سرد است. - دمای هوا یعنی چه علوم کلاس دوم؟
دمای هوا مقدار گرمی یا سردی هوای اطراف ما را نشان میدهد و با دماسنج قابل اندازهگیری است. - جواب سوال دما چیست کلاس دوم؟
دما، اندازهای است که گرمی یا سردی یک جسم یا محیط را نشان میدهد و با دماسنج قابل مشاهده است.
