واحدهای اندازه‌گیری دما شامل سانتیگراد، فارنهایت، کلوین و رانکینه هستند. هر یک از این واحدها دارای نظام و روش خاصی برای اندازه‌گیری دما می‌باشند. این واحدها در حوزه‌های مختلفی همچون علوم طبیعی، صنعت و پزشکی به کار گرفته می‌شوند. به عنوان مثال، سانتیگراد معمولاً برای اندازه‌گیری دما در زندگی روزمره و کاربردهای عمومی استفاده می‌شود، در حالی که کلوین بیشتر در علم فیزیک و شیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سوی دیگر، فارنهایت به طور خاص در برخی کشورها مانند ایالات متحده رایج است. این تنوع در واحدهای اندازه‌گیری دما به نیازهای مختلف در شرایط گوناگون پاسخ می‌دهد و به ما کمک می‌کند تا دما را به شیوه‌ای مناسب و مؤثر اندازه‌گیری کنیم.
دما به عنوان یکی از کلیدی‌ترین و پرکاربردترین متغیرهای فیزیکی، در سطح جهانی برای اندازه‌گیری و کنترل بسیاری از فرآیندها مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای سنجش دما، واحدهای متنوعی وجود دارد که هر یک در مقیاس‌های مختلف عملکرد خاص خود را دارند. انتخاب واحد مناسب برای اندازه‌گیری دما بستگی به حوزه کاربرد و نیازهای خاص هر فرد یا سازمان دارد. این انتخاب باید با دقت و توجه انجام شود تا نتایج بدست آمده، دقیق و قابل اعتماد باشد. در واقع، اهمیت دما در زندگی روزمره و همچنین در صنایع مختلف، ضرورت استفاده صحیح از واحدهای اندازه‌گیری مناسب را نمایان می‌کند و این مساله می‌تواند تأثیرات گسترده‌ای بر کیفیت و کارایی فرآیندها داشته باشد.
اندازه گیری دما
اندازه گیری دما یکی از عوامل کلیدی در فرآیندهای صنعتی به شمار می‌رود. کنترل دقیق دما برای عملکرد صحیح بسیاری از سیستم‌های کنترلی ضروری است. در کشور ایران، معمولاً دما به واحد سانتیگراد اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به نیازهای خاص هر کاربرد و محدوده دمایی مورد نظر، روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری دما وجود دارد. این روش‌ها می‌توانند شامل سنسورهای حرارتی، ترموکوپل‌ها و دیگر ابزارهای پیشرفته باشند که هر یک به نوبه خود دقت و کارایی خاصی را در شرایط مختلف ارائه می‌دهند. در نتیجه، انتخاب روش مناسب برای اندازه‌گیری دما می‌تواند تأثیر زیادی بر کیفیت و ایمنی فرآیندهای صنعتی داشته باشد.
واحدهای اندازه گیری دما
در اندازه گیری دما، چند واحد متداول وجود دارد که هرکدام برای مقاصد خاصی استفاده می‌شوند.
1. سلسیوس (Celsius)
نماد: °C
سلسیوس یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین واحدهای اندازه‌گیری دما در سطح جهانی به شمار می‌آید. این واحد در سال 1742 توسط دانشمند سوئدی، آندرس سلسیوس پایه‌گذاری شد. سیستم اندازه‌گیری دما بر اساس دو نقطه کلیدی، یعنی انجماد و جوش آب در فشار یک اتمسفر استاندارد، شکل گرفته است. به این ترتیب، دمای صفر درجه سلسیوس نشان‌دهنده نقطه انجماد آب و دمای صد درجه سلسیوس نمایانگر نقطه جوش آن است.
سلسیوس به عنوان واحد اصلی دما در بسیاری از کشورهای جهان، به‌ویژه در اکثریت کشورهای اروپایی و آسیایی، کاربرد دارد. همچنین، این واحد در سیستم بین‌المللی واحدها (SI) به‌عنوان یک واحد دما شناخته می‌شود که به سادگی می‌توان آن را با سایر واحدهای دما تطبیق داد. از ویژگی‌های بارز سلسیوس، می‌توان به سهولت استفاده و قابلیت انطباق آن با شرایط مختلف اشاره کرد، که این امر موجب محبوبیت آن در میان محافل علمی و عمومی شده است. به طور مثال، برای تبدیل دمای سلسیوس به فارنهایت، می توان از فرمول زیر استفاده کرد:
T(°F)=T(°C)×9/5+32
2. فارنهایت (Fahrenheit)
نماد: °F
فارنهایت، واحدی برای سنجش دما است که در ایالات متحده و چندین کشور دیگر، از جمله باهاما و بلیز، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این واحد توسط دانشمند آلمانی، دانیل گابریل فارنهایت، در سال 1724 معرفی شد.
مقیاس فارنهایت بر سه نقطه مرجع استوار است: صفر فارنهایت، دمای مخلوط آب، یخ و نمک؛ 32 درجه فارنهایت، دمای انجماد آب خالص؛ و 212 درجه فارنهایت، دمای جوش آب در فشار استاندارد.
این مقیاس به دلیل دقت در اندازه‌گیری تغییرات دمای جزئی، به ویژه در هواشناسی و کنترل دما در ساختمان‌ها، در آمریکا محبوبیت دارد. برای تبدیل دمای فارنهایت به سلسیوس، می توان از فرمول زیر استفاده کرد:
T(°C)=(T(°F)−32)×5/9
3. کلوین (Kelvin)
نماد: K
ویلیام تامسون، لرد کلوین، فیزیکدان قرن نوزدهمی، واحد دما کلوین را به دنیای علم معرفی کرد. این واحد در سیستم SI به عنوان واحد اصلی دما شناخته می‌شود و در فیزیک و شیمی کاربرد گسترده‌ای دارد.
کلوین بر اساس مفهوم صفر مطلق تعریف شده است، نقطه‌ای که در آن تمام فعالیت‌های مولکولی متوقف می‌شود و هیچ انرژی حرارتی وجود ندارد. این دما به صورت 0 کلوین یا -273.15 درجه سلسیوس اندازه‌گیری می‌شود.
بیشتر بخوانید: 5 اشتباه معمول در اندازه گیری دما با ترموکوپل
ویژگی جالب توجه کلوین این است که برخلاف سلسیوس و فارنهایت، مقیاسی بدون درجه است. بنابراین، به جای درجه کلوین، فقط کلوین استفاده می‌شود تا دما را به صورت مطلق بیان کند. برای تبدیل دمای کلوین به سلسیوس، فرمول زیر استفاده می شود:
T(°C)=T(K)−273.15
4. رانکین (Rankine)
نماد: °R یا °Ra
ویلیام جان مک‌کوورن رانکین، فیزیکدان و مهندس اسکاتلندی، در سال 1859 واحد دما به نام رانکین را معرفی کرد. رانکین، مشابه کلوین، اما بر اساس مقیاس فارنهایت است. این واحد دما در مهندسی ترمودینامیک و هوافضا کاربرد دارد، به ویژه در کشورهایی که از فارنهایت استفاده می‌کنند، مانند ایالات متحده. صفر رانکین معادل صفر کلوین است، اما در مقیاس فارنهایت، این دما برابر با -459.67 درجه است. برای تبدیل دمای رانکین به فارنهایت، از فرمول زیر استفاده می شود:
T(°F)=T(°R)−459.67
5. دلیسل (Delisle)
نماد: °De
دلیسل، واحدی قدیمی در اندازه‌گیری دما، در قرن هجدهم توسط ژوزف نیکولا دلیسل، دانشمند فرانسوی، معرفی شد. این مقیاس، رویکردی معکوس در ثبت دما دارد؛ جایی که صفر درجه، دمای جوشیدن آب و 150 درجه، دمای یخ زدن آن است.
این واحد در قرن هجدهم و نوزدهم در مناطقی مثل روسیه کاربرد داشت، اما به مرور زمان، جای خود را به مقیاس‌های سلسیوس و فارنهایت داد و کمتر مورد استفاده قرار گرفت. برای تبدیل دمای دلیسل به سلسیوس، می توان از فرمول زیر استفاده کرد:
T(°C)=100−T(°De)×3/2
6. رئومور (Réaumur)
نماد: °Ré
رئومور، واحدی قدیمی در اندازه‌گیری دما، در سال 1731 توسط دانشمند فرانسوی رنه آنتوان فرشولت دو رئومور معرفی شد. این مقیاس، بر اساس نقاط انجماد و جوش آب، از 0 تا 80 درجه، دما را تعریف می‌کند. در این سیستم، 0 درجه، دمای انجماد آب و 80 درجه، دمای جوشیدن آن است.
رئومور در گذشته، به‌ویژه در فرانسه و آلمان، به‌خصوص در صنایع غذایی و نوشیدنی‌سازی، مورد استفاده بود. اما با گذر زمان، واحدهای سلسیوس و فارنهایت، جای آن را گرفتند و اکنون کاربرد رئومور کمتر شده است. برای تبدیل دمای رئومور به سلسیوس، از فرمول زیر استفاده می شود:
T(°C)=T(°Reˊ)×5/4
سخن پایانی
دما، به عنوان یک مفهوم اساسی در علم و فناوری، دارای واحدهای اندازه‌گیری متنوعی است که در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله شناخته‌شده‌ترین این واحدها می‌توان به سانتیگراد، فارنهایت و کلوین اشاره کرد. این واحدها در صنایع مختلف و حوزه‌های علمی برای ثبت و کنترل دما به کار می‌روند.
روش‌های اندازه‌گیری دما در هر واحد متفاوت است و گاهی لازم است واحدهای دما را به یکدیگر تبدیل کنیم. در کاربردهای صنعتی و موارد خاص، ممکن است به دقت بالاتری نیاز باشد که واحدهای معمول قادر به اندازه‌گیری آن نیستند. در چنین شرایطی، واحدهای دقیق‌تری مانند کلوین به کار می‌روند تا دقت مورد نظر را تأمین کنند.