دماسنج گالیله

یك قلاب و وزنه‌ی فلزی به این حباب متصل است كه دما را نشان می‌دهد. دمای مرتبط با هر حباب شیشه ای، روی وزنه ی فلزی متصل به آن، حك شده است. این فلزها وزنه‌هایی با اندازه‌ی معین هستند. وزن هر كدام كمی با دیگری متفاوت است. كاملا نمی‌توانند در یك اندازه و شكل باشند.

حباب‌ها را با اضافه كردن مقدار معینی مایع به آن‌ها وزن سنجی می ‌كنیم، به‌طوری‌‌كه چگالی معینی داشته باشند. بنابراین بعد از اتصال این وزنه‌های معین به حباب، هر كدام چگالی متفاوت خواهند داشت‌ (نسبت جرم به حجم). چگالی‌ها نزدیك به چگالی محیط آبی است.

می‌دانیم جرمی كه در مایع معلق است دو نیروی اصلی را تجربه‌ ‌می‌كند:

1-كشش رو به پایین گرانشی

2- شناوری رو به بالا

گرانش است كه دما را مشخص می‌‌كند. ایده‌ی اصلی این ‌است كه وقتی دمای هوای بیرون از گرماسنج تغییر کرد، دمای آب اطراف حباب تغییر خواهد كرد. وقتی دمای آب تغییر ‌كند، به دلیل تغییر چگالی، یا حباب منبسط می‌شود یا منقبض. حباب‌ها شناور شده سپس ته نشین می‌شوند.

فرض كنیم پنج حباب در گرماسنج داریم:

حباب آبی (18 درجه) سنگین‌ترین (چگال‌ترین) و بقیه‌ی حباب‌ها كمی سبك‌تر و حباب قرمز سبك‌ترین است. حالا فرض كنیم دمای اتاق 22 درجه باشد. وقتی هوای اتاق 22 درجه است، می‌دانیم كه دمای آب هم 22 درجه خواهد بود. حباب‌های آبی و زرد (18 و 20 درجه) طوری تنظیم شده‌اند كه چگالی‌های بالاتر از آب پیدا می‌كنند در نتیجه ته نشین خواهند شد.

حباب‌های بنفش و قرمز از جایی كه چگالی كم‌تری دارند، در بالای گرماسنج شناور باقی می‌مانند. در نتیجه حباب سبز دمای یكسان با آب را خواهد داشت. این حباب كمی پایین ‌تر از دوتای بالایی قرار می‌گیرد؛ این دمای اتاق است!

گروه فیزیک تبادکان

مرکز یادگیری سایت تبیان