17-08-2020, 08:57 PM
علم ترمودینامیک یکی از شاخه‌های بسیار مهم فیزیک و علوم مهندسی است که به بررسی انرژی گرمایی (انرژی درونی) سیستم‌های مختلف می‌پردازد. یکی از مفاهیم اساسی در علم ترمودینامیک دما است. در این مقاله در نظر داریم تا با زبانی ساده به مفهوم دما و قانون صفرم ترمودینامیک بپردازیم.
![[تصویر: zeroth-law-thermodynamics.png]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2019/09/zeroth-law-thermodynamics.png)
شماتیکی از بیان تعادل گرمایی و قانون صفرم ترمودینامیک
با ما در ادامه این مقاله همراه باشید.
دما
دما (Temperature) یکی از هفت کمیت اصلی (پایه) در سیستم بین‌المللی SI بوده که یکا (واحد) آن بر حسب درجه کلوین (Kelvin Scale) بیان می‌شود. دما کمیتی پیوسته بوده و دارای حد پایین است. مقدار این حد که به صفر مقیاس کلوین موسوم است، بر حسب درجه سانتی‌گراد (سلسیوس – Celsius) برابر با −273.15∘C
است. به عبارت دیگر رابطه بین درجه سانتی‌گراد و کلوین به صورت زیر است. لازم به ذکر است که دما حد بالا نداشته و می‌تواند به بی‌نهایت میل کند.
TC=TK−273.15
مطابق با رابطه فوق، دمای اتاق (25∘C
) حدود 298
کلوین است. شکل زیر گستره دما را بر حسب درجه کلوین برای چندین مثال نمایش می‌دهد. البته عبارت صحیح‌تر این است که واژه درجه را به کار نبرده و تنها از کلوین استفاده کنیم. عبارت درجه غالباً برای واحد‌های سلسیوس و فارنهایت (Fahrenheit) استفاده می‌شود.
![[تصویر: temperatures.png]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2019/09/temperatures.png)
شکل (۱): گسترده دما بر حسب درجه کلوین
دانشمندان دمای جهان قبل از آغاز را حدود 1039 K
کلوین تخمین زده‌اند که با گذشت زمان و انبساط، خنک‌تر شده و به دمای میانگین حدود 3 K
رسیده است.
درجه سلسیوس و فارنهایت
در فیزیک و علوم مهندسی مرتبط، پارامتر دما در تمامی روابط بر حسب کلوین بیان می‌شود. همان‌طور که در شکل (۱) مشاهده کردید، در زندگی روزمره بیان دما بر حسب کلوین کمی مشکل و غیر متعارف است. در اغلب دماسنج‌ها، نرم‌افزارهای آب‌وهوا، وسایل زندگی روزمره و … غالباً دما بر حسب درجه سلسیوس و فارنهایت بیان می‌شود. واحد فارنهایت بیشتر در آمریکای شمالی مرسوم است. ارتباط بین درجه سلسیوس و فارنهایت به صورت زیر است:
TF=95TC+32
عبارت فوق بیان می‌کند که صفر مقیاس سلسیوس با عدد ۳۲ در مقیاس فارنهایت برابر است. و در صورتی که TC
را ۵ جای‌گذاری کنیم، نتیجه می‌شود که هر ۵ واحد از مقیاس سلسیوس برابر با ۹ واحد از مقیاس فارنهایت است. همچنین ارتباط بین مقیاس فارنهایت با مقیاس کلوین به صورت زیر است:
TK=59(TF−32)+273.15
شکل زیر مقایسه‌ای از ۳ مقیاس کلوین، سلسیوس و فارنهایت را نشان می‌دهد.
![[تصویر: Fahrenheit.png.jpg]](https://blog.faradars.org/wp-content/uploads/2019/09/Fahrenheit.png.jpg)
شکل (۲): مقایسه‌ای بین ۳ مقیاس مختلف دمای کلوین، درجه سلسیوس و درجه فارنهایت
شماتیکی از بیان تعادل گرمایی و قانون صفرم ترمودینامیکبا ما در ادامه این مقاله همراه باشید.
دما
دما (Temperature) یکی از هفت کمیت اصلی (پایه) در سیستم بین‌المللی SI بوده که یکا (واحد) آن بر حسب درجه کلوین (Kelvin Scale) بیان می‌شود. دما کمیتی پیوسته بوده و دارای حد پایین است. مقدار این حد که به صفر مقیاس کلوین موسوم است، بر حسب درجه سانتی‌گراد (سلسیوس – Celsius) برابر با −273.15∘C
است. به عبارت دیگر رابطه بین درجه سانتی‌گراد و کلوین به صورت زیر است. لازم به ذکر است که دما حد بالا نداشته و می‌تواند به بی‌نهایت میل کند.
TC=TK−273.15
مطابق با رابطه فوق، دمای اتاق (25∘C
) حدود 298
کلوین است. شکل زیر گستره دما را بر حسب درجه کلوین برای چندین مثال نمایش می‌دهد. البته عبارت صحیح‌تر این است که واژه درجه را به کار نبرده و تنها از کلوین استفاده کنیم. عبارت درجه غالباً برای واحد‌های سلسیوس و فارنهایت (Fahrenheit) استفاده می‌شود.
شکل (۱): گسترده دما بر حسب درجه کلویندانشمندان دمای جهان قبل از آغاز را حدود 1039 K
کلوین تخمین زده‌اند که با گذشت زمان و انبساط، خنک‌تر شده و به دمای میانگین حدود 3 K
رسیده است.
درجه سلسیوس و فارنهایت
در فیزیک و علوم مهندسی مرتبط، پارامتر دما در تمامی روابط بر حسب کلوین بیان می‌شود. همان‌طور که در شکل (۱) مشاهده کردید، در زندگی روزمره بیان دما بر حسب کلوین کمی مشکل و غیر متعارف است. در اغلب دماسنج‌ها، نرم‌افزارهای آب‌وهوا، وسایل زندگی روزمره و … غالباً دما بر حسب درجه سلسیوس و فارنهایت بیان می‌شود. واحد فارنهایت بیشتر در آمریکای شمالی مرسوم است. ارتباط بین درجه سلسیوس و فارنهایت به صورت زیر است:
TF=95TC+32
عبارت فوق بیان می‌کند که صفر مقیاس سلسیوس با عدد ۳۲ در مقیاس فارنهایت برابر است. و در صورتی که TC
را ۵ جای‌گذاری کنیم، نتیجه می‌شود که هر ۵ واحد از مقیاس سلسیوس برابر با ۹ واحد از مقیاس فارنهایت است. همچنین ارتباط بین مقیاس فارنهایت با مقیاس کلوین به صورت زیر است:
TK=59(TF−32)+273.15
شکل زیر مقایسه‌ای از ۳ مقیاس کلوین، سلسیوس و فارنهایت را نشان می‌دهد.
شکل (۲): مقایسه‌ای بین ۳ مقیاس مختلف دمای کلوین، درجه سلسیوس و درجه فارنهایت