damasanjeha

دما
دما یکی از عناصر اساسی شناخت هوا می باشد، با توجه به دریافت نامنظم انرژی خورشیدی توسط زمین، دمای هوا در سطح زمین دارای تغییرات زیادی است که این تغییرات به نوبه خود سبب تغییرات دیگری در سایر عناصر هوا می گردد. دمای هوا را به وسیله دماسنج اندازه گیری می کنند.
انواع دماسنج ها :
۱ - دماسنج معمولی (استاندارد Thermometer):
این دماسنج یک لوله بسیار باریک شیشه ای مسدود است که در انتهای آن محفظه ای تعبیه و از جیوه یا الکل پر شده است. در داخل لوله دماسنج خلاء کامل وجود دارد. گرم و سرد شدن مخزن باعث گرم و سردشدن مایع درون مخزن شده و متعاقب آن باعث بالا و پایین رفتن مایع در داخل مخزن شیشه ای می شود، با مشاهده سطح مایع در داخل لوله دماسنج و قرایت عددی که روی بدنه شیشه نوشته شده است دمای هوا در آن لحظه مشخص می شود.
۲ - دماسنج حداکثر (Max-Thermometer):
اغلب نیاز است علاوه بر دمای معمولی هوا حداکثر دمایی که در طول یک دوره معین مثلاً یک شبانه روز اتفاق افتاده است نیز اندازه گیری و تثبیت شود به این منظور از دماسنج حداکثر استفاده می کنند. این نوع دماسنج با یک تفاوت جزیی تقریبا مشابه دماسنج های معمولی است به این صورت که لوله مویین آن در محلی که به مخزن منتهی می شود بسیار باریک شده است. هنگامی که دما زیاد می شود جیوه داخل مخزن منبسط شده و نیروی حاصل می تواند باعث راندن جیوه از داخل مجرای باریک بالای مخزن به قسمت بالای لوله گردد به این ترتیب ارتفاع جیوه در داخل مخزن بالا می رود و با کاهش دما مایع داخل مخزن منقبض می شود ولی باریک بودن لوله از برگشت مایع به داخل مخزن جلوگیری می کند و سطح مایع در داخل لوله در محلی که بالاترین دمای قبلی اتفاق افتاده است باقی می ماند بنابراین سطح فوقانی جیوه نشان دهنده حداکثر دمای اتفاق افتاده است.
۳ - دماسنج حداقل (Minimum Thermometer):
دماسنج های حداقل برای تثبیت پایین ترین دمای اتفاق افتاده در یک دوره معین به کار می رود دماسنج های حداقل مشابه دماسنج های معمولی است با این تفاوت که مایع داخل مخزن این نوع دماسنج به جای جیوه از مایعات رقیق تر مانند الکل استفاده می شود. به علاوه در داخل لوله مویین یک سوزن شیشه ای که دو سر آن گرد می باشد رها گردیده که به عنوان شاخص از آن استفاده می شود، وقتی دمای هوا کاهش می یابد با انقباض مایع سطح بالای الکل در داخل لوله مویین با اعمال نیروی کشش سطحی شاخص سوزنی را نیز به طرف پایین مخزن حرکت می دهد با افزایش دما مجدداً الکل در داخل لوله مویین از اطراف سوزن عبور کرده و به طرف بالا صعود می کند اما سوزن در پایین ترین محلی که قبلا در اثر کشش سطحی پایین آمده بود باقی می ماند.
بنابراین قسمت بالایی شاخص شیشه ای پایین ترین دمایی را که اتفاق افتاده است نشان می دهد در حالی که انتهای سطح الکل در بالای لوله دمای لحظه ای هوا را نشان می دهد.
۴ - دماسنج حداقل - حداکثر (Min-Max Thermometer):
این دماسنج ترکیبی از دو دماسنج حداقل و حداکثر می باشد، این دماسنج از یک لوله شیشه ای U شکل ساخته شده است که دو انتهای آن مسدود می باشد. قسمت پایینی لوله U شکل با جیوه پر شده است. علاوه بر جیوه قسمت بالایی لوله قسمت چپ به طور کامل از الکل پر شده است اما نصف حجم لوله سمت راست که انتهای آن به صورت یک مخزن گشاد شده می باشد از الکل پر شده است و نصف دیگر آن از یک نوع گاز پر شده است. در بالاترین سطح جیوه و در داخل الکل در هر دو ستون شاخص های شیشه ای رنگی که یک سوزن در وسط آن تعبیه شده است وجود دارد در اثر گرم و سرد شدن و متعاقب آن انبساط و انقباض سطح جیوه بالا و پایین می رود. بالاترین حدی که جیوه در شاخه سمت چپ بالا رفته است دمای حداقل و بالاترین حدی که جیوه در شاخه سمت راست بالا رفته دمای حداکثر را نشان می دهد.
۵ - دمانگار (Thermograph):
دمانگار یک وسیله کاملاً مکانیکی است و با استفاده از یک عنصر فلزی که انحنای آن با دما تغییر می کند ساخته شده است یک طرف عنصر فلزی حساس به تغییرات دما که دارای انحنا می باشد به بازوی اهرم طویل و متحرکی بسته شده است که این بازو ممکن است مستقیماً دما را از روی یک مقیاس ساده درجه بندی شده نشان دهد و یا اینکه انتهای بازو به یک قلم ثبات متصل گردد. با تغییر دمای هوا انحنای فلز تغییر می کند و این امر با توجه به نحوه تغییرات دما باعث انحراف قلم در انتهای بازوی مکانیکی به طرف بالا و پایین در روی کاغذ گراف می گردد و دماها ثبت می شوند.

دماسنج
نگاه اجمالی
جنس ، ساختمان و ابعاد دماسنج در ادرات و موسسات مختلف سراسر دنیا که این دستگاه را بکار می‌برند، تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گسترده دمایی که دماسنج برای آن در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. در سالهای اخیر اصلاحات بزرگ زیادی در طرح دماسنجهای گازی صورت گرفته است.

دماسنج گازی ساده
در دماسنج گازی ساده شده با حجم ثابت ، مخزن جیوه‌ای طوری بالا و پایین برده می‌شود که سطح هلالی جیوه در سمت چپ همیشه با نقطه شاخص در تماس باشد. فشار حباب برابر با مجموع فشار ارتفاع h و فشار اتمسفر است. گاز در حباب B (که معمولا از جنس پلاتین یا یکی از آلیاژهای آن است) توسط یک لوله موئین با ستون جیوه M ارتباط پیدا می‌کند، قرار دارد. حجم گازی را با تنظیم ارتفاع ستون جیوه M تا آنجا که سطح فوقانی جیوه نوک یک شاخص کوچک (به نام نقطه شاخص) را در فضای بالای M لمس کند، ثابت نگه می‌داریم. این فضا معروف به فضای مرده یا حجم مزاحم است.

ستون جیوه M با بالا یا پائین بردن مخزن جیوه تنظیم می‌شود. اختلاف ارتفاع h بین دو ستون جیوه M و را یک بار هنگامی که حباب توسط سیستمی که می‌خواهیم دمای آن را اندازه بگیریم، احاطه شده است، اندازه می‌گیریم و بار دیگر وقتی که سیستم را آب در نقطه سه گانه احاطه کرده است.

خطای موجود در دماسنج گازی
گاز موجود در فضای مرده (و در هر حجم مزاحم دیگر) در دمایی متفاوت با دمای گاز داخل حباب است.

گاز داخل لوله موئین که حباب را به فشارسنج وصل می‌کند، دارای شیب دماست، یعنی دمای آن یکنواخت نیست.

حباب ، لوله موئین ، حجمهای مزاحم با تغییر دما و فشار @دستور تغییراتی می‌شوند.

اگر قطر لوله موئین با مسیر آزاد میانگین مولکولهای گاز قابل مقایسه باشد، یک شیب فشار در لوله موئین وجود خواهد داشت. (اثر @ثردمن)

مقداری گاز توسط دیواره‌ها ، حباب و لوله موئین برآشامیده می‌شود. هر قدر دما پائین‌تر باشد، برآشامی بیشتر است.

اثراتی وجود دارند که ناشی از دما و تراکم پذیری جیوه در فشارسنج هستند.

اصلاح دماسنج گازی
در سالهای اخیر ، اصلاحات بزرگ زیادی در طرح دماسنجهای گازی صورت گرفته است. دو تای این اصلاحات بطور طرح‌وار در شکل زیر نشان داده شده است. به جای گاز « دماسنجی » درون حباب که مستقیما با جیوه درون فشارسنج تماس دارد، دو حجم جداگانه گاز وجود دارند: گاز دماسنجی ، که تا یک دیافراگم ادامه دارد و به یک طرف آن فشار وارد می‌آورد و یک گاز فشارسنجی که در طرف دیگر دیافراگم قرار دارد و به فشارسنج مرتبط است.

دیافراگم خود یکی از صفحات خازنی است که صفحه دیگر آن در همان نزدیکی تثبیت شده است. اختلاف فشار در دو طرف دیافراگم باعث حرکت جزئی دیافراگم می‌شود. در فشار متعارفی جو ، اختلاف فشاری برابر یک قسمت در یک میلیون قابل آشکارسازی است. وقتی دیافراگم هیچ انحرافی را نشان ندهد، فشار گاز فشارسنجی برابر با فشار گاز دماسنجی است و قرائت فشارسنج ، فشار گاز داخل حباب را بدست می‌دهد.

اصلاح فشارسنج جیوه‌ای
یکی دیگر از اصلاحات در فشارسنج جیوه‌ای عبارت است از فضای گاز تعدیل کننده که حباب را احاطه می‌کند. گاز فشارسنجی تمام این فضا را پر می‌کند. در لحظه‌ای که فشارسنج قرائت می‌شود، هیچ نیروی خالصی که تمایل به تغییر ابعاد حباب داشته باشد، وجود ندارد و بنابراین نیاز به هیچ گونه تصحیحی برای به حساب آوردن تغییر حجم حباب با فشار نیست.

بزرگترین اصلاحات در فشارسنج جیوه‌ای انجام گرفته‌اند. با انتخاب لوله گشاد ، سطح هلالی جیوه در هر لوله خیلی تخت می‌شود. زیرا بر خلاف دستگاه قدیمی‌تری که در شکل قبل نشان داده شده است، فضای مرده بستگی به قطر لوله ندارد. محل هلال جیوه را با بکار گرفتن آن به عنوان یکی از صفحات خازن و تثبیت صفحه دیگر در نزدیک آن و اندازه گیری ظرفیت خازن توسط یک پل ac ، تعیین می‌کنیم. قالبهای پیمانه‌ای برای اندازه گیری اختلاف ارتفاع دو ستون جیوه مورد استفاده قرار می‌گیرند. فشارها را می‌توان با دقت چند ده هزارم میلیمتر جیوه یا چند صدم پاسکال ، اندازه گیری کرد.