طرز ساخت دماسنج در خانه

دماسنج یا ترمومتر (به فرانسوی: Thermomètre) وسیله ای است که دما یا گرادیان دما (درجه گرم یا سرد بودن یک جسم) را اندازه گیری می کند. هر دماسنج دارای دو عنصر مهم است: یک سنسور دما (به عنوان مثال حباب جیوه در دماسنج جیوه ای یا سنسور پیرومتریک در دماسنج مادون قرمز) که با تغییر دما در آنها تغییراتی ایجاد می شود. و روشی برای نمایش این تغییرات به صورت یک مقدار عددی (به عنوان مثال مقیاس مرئی که در دماسنج جیوه ای روی شیشه علامت گذاری شده است یا نمایشگر دیجیتال در مدل مادون قرمز). دماسنج ها به طور گسترده ای در فناوری و صنعت برای پایش فرایندها استفاده می شوند. همچنین در اندازه گیری، پزشکی، و تحقیقات علمی کاربرد فراوانی دارند. اختراع اولین دماسنج معتبر معمولاً به پزشک ایتالیایی سانتوریو سانتوریو نسبت داده می شود، اما استانداردسازی آن در طول قرن ۱۷ و ۱۸ به پایان رسید. در دهه های اول قرن هجدهم در جمهوری هلند، دانیل گابریل فارنهایت با دو موفقیت، انقلابی در تاریخ دماسنجی ایجاد کرد. وی دماسنج جیوه ای (اولین دماسنج پرکاربرد، دقیق و کاربردی) و مقیاس فارنهایت (اولین مقیاس درجه حرارت استاندارد که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت) را اختراع کرد.

مواد لازم ساخت دماسنج

• یخچال
• دست کم سه عدد بطری شیشه ای یا شیشه دهن گشاد کوچک و هم اندازه. توجه کنید که بطری یا شیشه ها باید دارای سرپوشی فلزی باشند. (شیشه های دهن گشاد غذای کودک برای این منظور عالی هستند).
• فرد بزرگسال یاری دهنده
• میخ کوچک
• چکش
• نی نوشیدن مایعات (هرچه نی باریکتر باشد، بهتر است. همزن های کوچک و توخالی نوشیدنی ها گزینه بسیار مناسبی هستند. نی های شفاف بهتر اند، چون اجازه دیدن مایع درون آن را به شما می دهند)
• نوار ماسک
• نشانگر ضد آب
• خاک رس
• الکل
• رنگ غذا
• قاشق

مواد اختیاری ساخت دماسنج

• آب گرم (باید فقط اندکی از آب ولرم استحمام گرمتر باشد)
• جام مقاوم در برابر گرما یا فنجان بزرگ

روند کار دماسنج

1. ظرف الکل و آب را در یخچال بگذارید تا خنک شوند.
2. هر سه شیشه دهن گشاد خود را با استفاده از نوار ماسک و نشانگر ضد آب علامت گذاری کنید. باید کلمه “آب” را روی بطری اول بنویسید، بطری دوم را با کلمه “الکل” علامت گذاری کنید و در نهایت عبارت “آب + الکل” را روی سومین بطری حک کنید. در این آزمایش، جنس مایع دماسنج به انتخاب شخص شما بستگی دارد. نباید فکر کنید که ما می خواهیم تمام ویژگی های دماسنج شما بنا به انتخاب ما و یکسان باشد.
3. سرپوش هریک از شیشه های دهن گشاد را بردارید.
4. یک میخ کوچک را برداشته و به وسیله چکش بزرگسالان خود آن را به مرکز هریک از سرپوش ها بکوبید. توجه کنید که سوراخ های ایجاد شده باید قطری تقریباً یکسان با قطر نی های شما داشته باشند.
5. به دقت یک نی را از میان هریک از سوراخ ها عبور دهید. نی ها باید به راحتی از سوراخ ها بگذرند و فشاری به آن ها وارد نشود. دقت کنید که باید دست کم یک اینچ از نی در قسمت پایینی سرپوش قرار بگیرد. البته این میزان مطابق اندازه بطری متغیر است، پس آن را با دقت تنظیم کنید.
6. از خاک رس برای چسباندن کامل پایه نی به سرپوش استفاده کنید، چون اگر هوا از سوراخ اطراف نی عبور کند، دماسنج عمل نخواهد کرد! به نظر شما دلیل آن چیست؟
7. ظرف دارای برچسب “آب” را با آب خنک پر کنید.
8. دو قطره رنگ غذا اضافه کنید و ظرف را چند مرتبه تکان دهید.
9. سرپوش را طوری تنظیم کنید که حدأقل ۲/۱ اینچ قسمت پایینی نی در مایع قرار گیرد. توجه کنید که نباید قسمت پایینی نی با سطح زیرین بطری تماس پیدا کند.
10. سرپوش را محکم پیچ دهید و مطمئن شوید که سوراخ موجود در سرپوش هنوز هم با خاک رس محکم بسته شده است. ما می خواهیم اطمینان به دست آوریم که هیچ هوایی وارد ظرف شیشه ای نمی شود.
11. ارتفاع مایع داخل نی را اندازه گیری کنید و سپس دماسنج را دوباره در یخچال قرار دهید.
12. مراحل ۶ تا ۱۱ را عیناً تکرار کنید، اما این بار به جای آب از الکل خنک استفاده کنید.
13. مکان خط مایع را بر روی نی ثبت کنید و سپس دماسنج را دوباره در یخچال قرار دهید.
14. آب و الکل خنک را با هم مخلوط کنید (باید مقدار آب و الکل یکسان باشد). دقت کنید که مقدار واقعی به اندازه بطری شما بستگی دارد.
15. مراحل ۶ تا ۱۱ را عیناً تکرار کنید، اما این بار از مخلوط آب و الکل برای ساخت دماسنج سوم استفاده کنید.
16. مکان مایع را بر روی نی مشخص کنید و این دماسنج را نیز دوباره در یخچال بگذارید.
17. اکنون دماسنج خود را در مکانی گرم قرار دهید. هر یک دقیقه سطح مایع را در هریک از نی ها تماشا کنید (این عمل را تا ۱۰ دقیقه انجام دهید). اگر هیچ تغییری را مشاهده نکردید، مجدداً سوراخ های دماسنج خود را بررسی کنید.

تذکر: اگر هنوز حرکت مایع را مشاهده نمی کنید، پس باید دماسنج خود را ظرف آب گرم قرار دهید و به این ترتیب تغییر دمای بیشتری را ایجاد کنید.

نتایج آزمایش ساخت دماسنج

باید حرکت مایع در دماسنجی که با الکل ساخته اید، از انواع دیگر دماسنج ها سریعتر و قابل توجه تر باشد. دماسنج ساخته شده از آب آهسته ترین و غیر قابل توجه ترین حرکت مایع را داراست؛ و حرکت مایع در دماسنج ساخته شده از مخلوط آب و الکل از سرعتی در میان این دو برخوردار است. ممکن است نتایج شما متفاوت باشد، چون مهر و موم کردن سرپوش به گونه ای که کاملاً از ورود هوا جلوگیری کند، آسان نیست!

روش عمل دماسنج

در قسمت پایانی این مقاله روش عمل دماسنج را بررسی می کنیم: همانطور که محیط پیرامونی دماسنج گرمتر می شود، مایع درون آن نیز منبسط شده و به نقاط بالاتر لوله (نی) منتقل می شود؛ و برعکس، وقتی که محیط پیرامونی دماسنج خنک تر می شود، مایع درون آن منقبض شده و به نقاط پایینی آن انتقال می یابد. هنگامی که مایع منبسط می شود به نی فشار وارد می کند، چون تنها مکانی است که می تواند به آن وارد شود. مایع نمی تواند هوا را از ظرف خارج سازد، چون آن را محکم مهر و موم کرده ایم! اما پرسش این است که چرا الکل بهتر عمل می کند؟ آب از سرعت انبساط و انقباض بسیار کمتری نسبت به الکل برخوردار است. آب می تواند انرژی فراوانی را جذب یا از دست بدهد و تغییر قابل توجهی هم در آن به وجود نیاید (و این یکی از دلایلی است که آن را به یک مکان زندگی عالی برای موجودات زنده تبدیل می کند، اما همین نیز دلیل مناسب نبودن آن برای استفاده در دماسنج است). ممکن است شما مایع های دیگری از قبیل: روغن یا صابون مایع را نیز آزمایش کنید. اگر قصد انجام چنین آزمایشی را دارید، احتمالاً کشف خواهید کرد که چرا در گذشته از مایع جیوه برای ساخت دماسنج ها بهره می گرفتند، ولی در حال حاضر از جیوه در این ابزار استفاده نمی کنند.

اهمیت خلاقیت و نوآوری