دماسنج گالیله – یک ابزار فیزیکی و تزئینی

دماسنج گالیله

گالیله در اوایل سال ۱۶۰۰ م . دستگاهی‌ به‌ نام «دمایاب» اختراع می‌کند ؛ که امروزه روی برخی از میزهای کار یا تزئینات می‌توانید دستگاهی بر همان اساس به‌ نام گرماسنج  ببینید . دقیق‌ترین گرماسنج‌ها در حال حاضر به عنوان دکور مورد استفاده قرار می‌گیرند . این گرماسنج شامل لوله‌ی شیشه‌ای بسته‌ای است که با آب و حباب هایی در داخل آن پُر می‌شوند . حباب‌ها کره‌های شیشه‌ای هستند که با مایع رنگی پُر شده‌اند . ممکن است این ترکیب شامل الکل یا حتی آب با رنگ‌های طبیعی هم باشد .

یک قلاب و وزنه‌ی فلزی به این حباب متصل است که دما را نشان می‌دهد . دمای مرتبط با هر حباب شیشه ای ، بر روی وزنه ی فلزی متصل به آن، حک شده است . این فلزها  وزنه‌هایی با اندازه‌ی معین هستند . وزن هر کدام کمی بادیگری متفاوت است . کاملا نمی‌توانند در یک اندازه و شکل باشند. حباب‌ها را با اضافه کردن مقدار معینی مایع به آن‌ها وزن سنجی می‌کنیم، به‌طوری‌‌ که چگالی معینی داشته باشند . بنابراین بعد از اتصال این وزنه‌های معین به حباب ، هرکدام چگالی متفاوت خواهند داشت‌ (نسبت جرم به حجم) . چگالی‌ها نزدیک به چگالی محیط آبی است.

می‌دانیم جرمی که در مایع معلق است دو نیروی اصلی را تجربه‌ ‌می‌کند :

۱-کشش رو به پایین گرانشی    ۲- شناوری رو به بالا

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

فرض کنیم پنج حباب در گرماسنج داریم :

 حباب آبی که دمای ۱۸ درجه را نشان می‌دهد.

حباب زرد که دمای ۲۰ درجه را نشان می‌دهد.

حباب سبز که دمای ۲۲ درجه را نشان می‌دهد.

حباب بنفش که دمای ۲۴ درجه را نشان می‌دهد.

حباب قرمز که دمای ۲۶ درجه را نشان می‌دهد.

حباب آبی (۱۸ درجه) سنگین‌ترین (چگال‌ترین) و بقیه‌ی حباب‌ها کمی سبک‌تر و حباب قرمز سبک‌ترین است.

حالا فرض کنیم دمای اتاق ۲۲ درجه باشد. وقتی هوای اتاق ۲۲ درجه است ، می‌دانیم که دمای آب هم ۲۲ درجه خواهد بود .

حباب‌های آبی و زرد (۱۸ و ۲۰ درجه) طوری تنظیم شده‌اند که چگالی‌های بالاتر از آب پیدا می‌کنند در نتیجه ته نشین خواهند شد .

حباب‌های بنفش و قرمز از جایی که چگالی کم‌تری دارند ، در بالای گرماسنج شناور باقی می‌مانند.

در نتیجه حباب سبز دمای یکسان با آب را خواهد داشت . این حباب کمی پایین ‌تر از دوتای بالایی قرار می‌گیرد ؛ این دمای اتاق است !