دما (Temperature) چیست؟
دما (Temperature) یک کمیت فیزیکی است که میزان گرمی و سردی را مشخص می‌کند. دما به میزان انرژی جنبشی ذرات یک ماده بستگی دارد.
هرچه انرژی جنبشی ذرات بیشتر باشد، دمای ماده نیز بالاتر است. انرژی جنبکی ذرات به سرعت حرکت آنها بستگی دارد. ذراتی که سریع‌تر حرکت می‌کنند، انرژی جنبشی بیشتری دارند و دمای ماده را بالاتر می‌برند.
دما را می‌توان با یکاهای مختلفی اندازه‌گیری کرد. متداول‌ترین یکاهای دما عبارتند از:
- درجه سلسیوس (°C)
- درجه فارنهایت (°F)
- کلوین (K)
در سیستم متریک، دما بر حسب درجه سلسیوس اندازه‌گیری می‌شود. نقطه انجماد آب 0 درجه سلسیوس و نقطه جوش آن 100 درجه سلسیوس است.
در سیستم امپراتوری، دما بر حسب درجه فارنهایت اندازه‌گیری می‌شود. نقطه انجماد آب 32 درجه فارنهایت و نقطه جوش آن 212 درجه فارنهایت است.
در سیستم بین‌المللی واحدها (SI)، دما بر حسب کلوین اندازه‌گیری می‌شود. دمای صفر کلوین معادل مطلق صفر است، یعنی سردترین دمای ممکن است.
دما نقش مهمی در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی ایفا می‌کند. برای مثال، دما بر سرعت واکنش‌های شیمیایی تأثیر می‌گذارد. در دماهای بالاتر، واکنش‌ها سریع‌تر انجام می‌شوند.
دما همچنین بر خواص فیزیکی مواد تأثیر می‌گذارد. برای مثال، در دماهای پایین‌تر، بسیاری از مواد جامد می‌شوند.
در اینجا چند مثال از کاربرد دما در زندگی روزمره از رستگار صنعت آورده شده است:
- ما از دماسنج برای اندازه‌گیری دمای هوا، بدن و سایر اجسام استفاده می‌کنیم.
- از یخچال و فریزر برای نگهداری غذا در دمای پایین استفاده می‌کنیم.
- از اجاق گاز و فر برای پخت غذا در دمای بالا استفاده می‌کنیم.
- از ماشین لباسشویی و خشک‌کن برای شست‌وشوی لباس در دماهای مختلف استفاده می‌کنیم.
دما یک کمیت مهم است که در بسیاری از جنبه‌های زندگی ما نقش دارد.
دما در صنعت
دما یک کمیت مهم در بسیاری از صنایع است. اندازه‌گیری و کنترل دما برای اطمینان از کیفیت، ایمنی و کارایی فرآیندهای صنعتی ضروری است.
در اینجا چند مثال از کاربرد دما در در رستگار صنعت آورده شده است:
- در صنعت غذا و نوشیدنی، دما برای کنترل کیفیت محصولات غذایی، مانند پاستوریزاسیون شیر و تخمیر آبجو، استفاده می‌شود.
- در صنعت تولید پلاستیک، دما برای کنترل فرآیندهای قالب‌گیری و ذوب پلاستیک استفاده می‌شود.
- در صنعت تولید فلزات، دما برای کنترل فرآیندهای ذوب، ریخته‌گری و نورد فلزات استفاده می‌شود.
- در صنعت تولید دارو، دما برای کنترل فرآیندهای تولید، نگهداری و توزیع داروها استفاده می‌شود.
- در صنعت تولید انرژی، دما برای تولید برق، گرمایش و سرمایش استفاده می‌شود.
برای اندازه‌گیری دما در صنعت، از طیف گسترده‌ای از ابزارها و تجهیزات استفاده می‌شود.
برخی از متداول‌ترین انواع سنسورهای دما در رستگار صنعت عبارتند از:
- ترموکوپل ها
- ترمیستور ها
- مقاومت‌های دمای ثابت (RTD)
- سنسورهای دمای خودکار (PID)
سنسورهای دما در طیف گسترده‌ای از محیط‌ها، از جمله محیط‌های صنعتی خطرناک، استفاده می‌شوند. برای اطمینان از عملکرد صحیح سنسورهای دما، باید آنها را به طور منظم کالیبره کرد.
کنترل دما در صنعت به کمک کنترل‌کننده‌های دما انجام می‌شود. کنترل‌کننده‌های دما، دمای یک فرآیند را اندازه‌گیری کرده و سپس سیگنال‌های کنترلی را برای حفظ دما در محدوده مورد نظر ارسال می‌کنند.
کنترل دما نقش مهمی در بهبود بهره‌وری، کیفیت و ایمنی فرآیندهای صنعتی دارد. با اندازه‌گیری و کنترل دقیق دما، می‌توان از خرابی تجهیزات، آسیب به محصولات و خطرات ایمنی جلوگیری کرد.
ترموکوپل ها
ترموکوپل ها سنسورهای دما هستند که از دو فلز غیر همجنس تشکیل شده‌اند. هنگامی که دو فلز غیر همجنس در دماهای مختلف قرار می‌گیرند، یک ولتاژ الکتریکی در بین آنها تولید می‌شود. این ولتاژ به عنوان ولتاژ ترموالکتریک شناخته می‌شود.
مقدار ولتاژ ترموالکتریک تولید شده توسط یک ترموکوپل به اختلاف دما بین دو اتصال آن بستگی دارد. با اندازه‌گیری این ولتاژ می‌توان دمای جسمی را که ترموکوپل به آن متصل است، تعیین کرد.
ترموکوپل ها بر اساس پدیده Seebeck کار می‌کنند. پدیده Seebeck بیان می‌کند که هنگامی که دو فلز غیر همجنس در دماهای مختلف قرار می‌گیرند، یک ولتاژ الکتریکی در بین آنها تولید می‌شود. این ولتاژ به دلیل اختلاف در پتانسیل الکتریکی آزاد الکترون‌ها در دو فلز است.
مقدار ولتاژ ترموالکتریک تولید شده توسط یک ترموکوپل به اختلاف دما بین دو اتصال آن بستگی دارد. با اندازه‌گیری این ولتاژ می‌توان دمای جسمی را که ترموکوپل به آن متصل است، تعیین کرد.
ترموکوپل ها در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند.
برخی از کاربردهای متداول ترموکوپل ها در رستگار صنعت عبارتند از:
- اندازه‌گیری دما در فرآیندهای صنعتی
- اندازه‌گیری دما در تجهیزات پزشکی
- اندازه‌گیری دما در آزمایشات تحقیقاتی
ترموکوپل ها در محدوده وسیعی از دماها قابل استفاده هستند. برخی از انواع ترموکوپل ها می‌توانند در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین استفاده شوند.
ترموکوپل ها در اندازه‌های مختلف و با انواع مختلف اتصال تولید می‌شوند. اندازه ترموکوپل باید متناسب با کاربرد مورد نظر انتخاب شود. اتصال ترموکوپل نیز باید متناسب با شرایط محیطی انتخاب شود.
ترموکوپل ها باید به طور منظم کالیبره شوند تا اطمینان حاصل شود که اندازه‌گیری‌های آنها دقیق هستند. کالیبراسیون ترموکوپل ها معمولاً توسط شرکت‌های معتبر انجام می‌شود.
ترمیستور ها
ترمیستور ها سنسورهای دمای حساس به دما هستند که مقاومت آنها با تغییر دما تغییر می‌کند. ترمیستور ها معمولاً از نیمه‌رساناها ساخته می‌شوند و می‌توانند در محدوده وسیعی از دماها استفاده شوند.
ترمیستور ها بر اساس پدیده مقاومت وابسته به دما (TCR) کار می‌کنند. TCR بیان می‌کند که مقاومت یک ماده با تغییر دما تغییر می‌کند. مقاومت ترمیستور ها با افزایش دما کاهش می‌یابد (ترمیستور های با ضریب حرارتی منفی (NTC)) یا افزایش می‌یابد (ترمیستور های با ضریب حرارتی مثبت (PTC)).
ترمیستور ها می‌توانند در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده شوند.
برخی از کاربردهای متداول ترمیستور ها در رستگار صنعت عبارتند از:
- اندازه‌گیری دما در فرآیندهای صنعتی
- اندازه‌گیری دما در تجهیزات پزشکی
- اندازه‌گیری دما در آزمایشات تحقیقاتی
ترمیستور ها در اندازه‌های مختلف و با انواع مختلف اتصال تولید می‌شوند. اندازه ترمیستور باید متناسب با کاربرد مورد نظر انتخاب شود. اتصال ترمیستور نیز باید متناسب با شرایط محیطی انتخاب شود.
ترمیستور ها باید به طور منظم کالیبره شوند تا اطمینان حاصل شود که اندازه‌گیری‌های آنها دقیق هستند. کالیبراسیون ترمیستور ها معمولاً توسط شرکت‌های معتبر انجام می‌شود.
ترمیستور ها سنسورهای دمای نسبتاً ارزانی هستند. آنها در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند و در محدوده وسیعی از دماها قابل استفاده هستند.
ترمیستور های NTC نسبت به ترمیستور های PTC رایج‌تر هستند. ترمیستور های NTC برای اندازه‌گیری دماهای پایین‌تر و ترمیستور های PTC برای اندازه‌گیری دماهای بالاتر مناسب‌تر هستند.
ترمیستور های NTC معمولاً در مدارهای کنترل دما استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند برای کنترل دمای اجسام، مانند موتورها، کوره‌ها و فرآیندهای صنعتی استفاده شوند.
ترمیستور های PTC معمولاً در مدارهای محافظت در برابر اضافه بار استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند برای محافظت از مدارها در برابر جریان‌های بیش از حد استفاده شوند.