دما از مهمترین عوامل در فرآیند خشک کردن میوهجات و سبزیجات است.
کنترل دقیق آن به حفظ کیفیت، رنگ، طعم و ارزش غذایی محصول نهایی کمک میکند.
شناخت بهتر واحد اندازگیری دما که یکی از هفت واحد اصلی سیستم SI میباشد در فهم ما از معادلات و روشها در تعیین فرایندها کمک خواهد کرد.
>> برای مطالعهی کلیهی مقالات این سایت در مورد واحدهای اندازهگیری
>> از همین سری مقالات بخوانید غلظت بخش دوم
تعریف دما
دما یک کمیت فیزیکی است که میزان گرمی یا سردی یک جسم را نشان میدهد. به عبارت دقیقتر، دما معیار میانگین انرژی جنبشی ذرات (اتمها و مولکولها) تشکیلدهنده یک ماده است. هر چه این ذرات سریعتر و با انرژی بیشتری حرکت کنند، دمای آن ماده بالاتر است.
از دیدگاه فیزیک، سرما یک مفهوم انتزاعی است و عملاً چیزی به نام “سرما” وجود ندارد. آنچه ما به عنوان سرما درک میکنیم، در واقع کاهش یا کمبود گرما است. به عبارت دیگر، سرد شدن به معنای کاهش انرژی جنبشی ذرات و انتقال گرما از یک جسم به جسم دیگر است.
تعریف علمی دما
از دیدگاه میکروسکوپی، دما نشاندهنده میانگین انرژی جنبشی ذرات سازنده یک ماده است. هرچه ذرات (اتمها، مولکولها یا یونها) سریعتر حرکت کنند و انرژی جنبشی بیشتری داشته باشند، دمای آن جسم بالاتر خواهد بود. به عبارت دیگر، هنگامی که به جسمی گرما میدهیم، انرژی ذرات آن را افزایش داده و در نتیجه دمای آن را بالا میبریم.
تفاوت گرما و دما
باید توجه داشت که گرما و دما دو مفهوم متفاوت هستند. گرما شکلی از انرژی است که به دلیل اختلاف دما بین دو جسم منتقل میشود، در حالی که دما خاصیتی از یک جسم است که جهت انتقال گرما را مشخص میکند. گرما همیشه از جسمی با دمای بالاتر به جسمی با دمای پایینتر جریان مییابد تا زمانی که به تعادل گرمایی برسند.
مقیاس سانتیگراد
اندازهگیری دما یا به عبارتی (میانگین انرژی جنبشی ذرات سازنده یک ماده) به روشهای مختلفی امکان پذیر است.
اما یک دانشمند سوئدی توسط یک دما سنج جیوهای، برای سنجش دما مقیاس جدیدی تعریف کرد که امروزه مقیاس آن مورد پذیرش جهانی قرار گرفت.
وی دمای انجماد آب خالص در فشار هوای استاندارد جهانی (سطح دریا) را (صد!!!) در نظر گرفت
سپس
دمای بجوش آمدن آب در فشار هوای استاندارد جهانی (سطح دریا) (صفر!!!) در نظر گرفت،
آنگاه فاصلهی بین این دو مقدار را به صد قسمت تقسیم کرده و هر قسمت را یک درجهی سانتیگراد نام گذاری کرد.
مقیاس سلسیوس
مقیاس سانتیگراد که توسط آندرس سلسیوس (۱۷۰۱-۱۷۴۴)، ستارهشناس سوئدی، در سال ۱۷۴۲ ابداع شده بود بعدا تغییراتی کرد.
نکته جالب این است که مقیاس اصلی او معکوس مقیاس امروزی بود؛ یعنی او نقطه جوش آب را (۰) درجه و نقطه انجماد آب را (۱۰۰) درجه تعیین کرده بود.
پس از مرگ آندرس سلسیوس، این مقیاس توسط دانشمندان دیگر، (به احتمال زیاد کارل لینه)، به شکل امروزی (۰ درجه برای انجماد و ۱۰۰ درجه برای جوش) برگردانده شد.
تاریخچه سانتیگراد و آندرس سلسیوس(بیشتر بدانیم)…
نام اولیه این مقیاس سانتیگراد بود که از واژههای لاتین centum (صد) و gradus (گام یا درجه) گرفته شده بود. در سال ۱۹۴۸، در یک کنفرانس بینالمللی، نام این واحد رسماً به سلسیوس تغییر یافت تا هم به مخترع آن ادای احترام شود و هم از هرگونه ابهام با واحدهای دیگر جلوگیری گردد.
از آنجا که دما میتواند به عنوان یک واحد اصلی در معادلات مهندسی و علمی بسیاری استفاده شود اینکه این واحد سلسیوس مقدار منفی و مثبت دارد محل اشکال است.
مقیاس کلوین و صفر مطلق
مقیاس کلوین توسط فیزیکدان برجسته بریتانیایی، ویلیام تامسون، که بعدها به لرد کلوین مشهور شد، در اواسط قرن نوزدهم معرفی گردید.
کلوین به دنبال یافتن مقیاس دمایی “مطلق” بود که اندازگیری و محاسبهی آن مستقیماً با انرژی در ارتباط باشد و به ویژگیهای یک ماده خاص (مانند آب) وابسته نباشد.
کلوین با این استدلال که آیا میشود انرژی جنبشی ملکولهای یک جسم صفر شود و اگر بشود آن در کجای نمودار مقیاس سلیوس اتفاق میافتد؟، مطالعات و محاسبات خود را آغاز نمود.
صفر مطلق
اساس کار او بر مفهوم صفر مطلق (Absolute Zero) استوار بود.
صفر مطلق، پایینترین دمای ممکن در عالم است.
در این دما، انرژی جنبشی ذرات به کمترین حد خود میرسد و تمام حرکات مولکولی متوقف میشود.
این دما یک حد فیزیکی است و در تمام جهان هستی دمایی پایینتر از آن وجود ندارد.
مقیاس کلوین دقیقاً از همین نقطه، یعنی صفر مطلق، آغاز میشود (0 K). برخلاف سلسیوس و فارنهایت، کلوین مقداری منفی ندارد و به همین دلیل برای محاسبات علمی و قوانین ترمودینامیک بسیار ایدهآل است.
نقطهی صفر مطلق برابر (منفی ۲۷۳/۱۵) درجه سلسیوس محاسبه گردید.
نکته مهم این است که اندازه هر واحد کلوین را دقیقاً برابر با اندازه یک درجه سلسیوس در نظر گرفتند.
این ویژگی، تبدیل این دو مقیاس به یکدیگر را بسیار ساده میکند:
K = °C + 273.15
به دلیل ماهیت مطلق آن، واحد کلوین توسط سازمان جهانی مقیاسها و واحدها، به عنوان واحد استاندارد دما در سیستم بینالمللی یکاها (SI) پذیرفته شده است.
>> مطلب بعدی واحدهای اندازهگیری (نیرو)
<> در این رابطه بخوانید: غلظت چیست؟ (بخش اول)
<< مطلب قبلی در مورد واحد <اندازهگیری ماده> در سیستم SI بخوانید.
بازتاب: نیرو چیست؟ تعریف، انواع نیرو و مثالهای کاربردی از قوانین نیوتن تا زندگی روزمره
بازتاب: بریکس و رفلکتومتر: از تعریف تا کاربرد در صنعت تولید میوه خشک - تنباکوچی