واحد اندازه گیری دما	نماد
سلسیوس (Celsius)	°C
فارنهایت (Fahrenheit)	°F
کلوین (Kelvin)	K
رانکین (Rankine)	°R یا °Ra
دلیسل (Delisle)	°De
رئومور (Réaumur)	°Ré

واحدهای اندازه گیری

واحدهای اندازه گیری دما عبارتند از سانتیگراد، فارنهایت، کلوین، رانکینه و … هر کدام از این واحدها دارای مقیاس و شیوه اندازه گیری خاص خود هستند و برای استفاده در زمینه‌های مختلف مانند علم، صنعت و پزشکی استفاده می‌شوند.

دما یک ویژگی ماده است که وابسته به انرژی گرمایی آن است. هر چه انرژی گرمایی ماده‌ای افزایش یابد، دمای آن نیز افزایش پیدا می‌کند. دما به عنوان میزان گرم بودن یک ماده تعریف می‌شود. به بیان دیگر، میان دو ماده با دمای متفاوت، ماده‌ای که گرمای بیشتری داشته باشد، دمای آن نیز بالاتر است. برای اندازه‌گیری دمای مواد، یکاهای مختلفی تعریف می‌شوند.

دما، یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین متغیرهای فیزیکی است که در سطح جهانی به منظور اندازه گیری و کنترل استفاده می‌شود. برای اندازه گیری دما، از واحدهای مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام از آن‌ها در مقیاس‌های مختلفی عملکرد دارند.

انتخاب واحد اندازه گیری دما، بستگی به نوع کاربرد و نیاز هر فرد یا سازمان دارد و باید با دقت و صحت مورد استفاده قرار گیرد تا نتایج دقیق و قابل اعتمادی به دست آید.

اندازه گیری دما

اندازه گیری درجه حرارت، یکی از پارامترهای مهم در پروسه‌های صنعتی است. بدون کنترل دما، اکثر پروسه‌های کنترلی نمی‌توانند به درستی عمل کنند. در ایران، اندازه گیری درجه حرارت بیشتر به صورت سانتیگراد صورت می‌گیرد. با توجه به نوع کاربرد و رنج دمایی مورد نظر، روش‌های مختلفی برای اندازه گیری درجه حرارت استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید: ترموکوپل یک سنسور دما صنعتی است که برای اندازه‌گیری دما به کار می‌رود. این سنسور از دو سیم ناهم‌جنس ساخته شده است که با یکدیگر جوش خورده‌اند و اتصالی را تشکیل می‌دهند. برای آشنایی بیشتر با این سنسور، بلاگ “ترموکوپل چیست؟” را مطالعه کنید.

واحدهای اندازه گیری دما

در اندازه گیری دما، چند واحد متداول وجود دارد که هرکدام برای مقاصد خاصی استفاده می‌شوند.

• یکی از این واحدها °C یا درجه سلسیوس یا سانتیگراد است که در بسیاری از کشورها برای اندازه گیری دما استفاده می‌شود.
• واحد دیگر °F یا درجه فارنهایت است که بیشتر در کشورهای آمریکایی استفاده می‌شود.
• همچنین درجه کلوین یا K نیز برای اندازه گیری دما استفاده می‌شود و به صورت مطلق است.
• در نهایت، واحد R یا درجه رانکین نیز به صورت مطلق استفاده می‌شود و اغلب در تحقیقات علمی و مهندسی استفاده می‌شود.

هرکدام از این واحدها دارای مزایا و معایب خود است و بسته به مقصد و نیاز اندازه گیری، انتخاب می‌شود.

مقایسه واحدهای مختلف دما: از سلسیوس تا رانکین

دما یکی از مهم ‌ترین پارامترهایی است که در زندگی روزمره و علوم مختلف با آن سر و کار داریم. برای اندازه ‌گیری دما از واحد های مختلفی استفاده می‌ شود که هر کدام ویژگی‌ ها و کاربرد های خاص خود را دارند.
در علم فیزیک، دما یکی از کمیت ‌های اساسی است که میزان گرما یا سرما را تعیین می ‌کند. دما واحدهای مختلفی دارد که هر یک در بخش‌ های مختلف جهان یا در حوزه‌ های خاصی از علوم و مهندسی به کار گرفته می ‌شوند.

سلسیوس (Celsius)

نماد: °C

سلسیوس یکی از رایج ‌ترین و پر کاربرد ترین واحد های اندازه ‌گیری دما در جهان است. این واحد در سال 1742 توسط دانشمند سوئدی، آندرس سلسیوس (Anders Celsius) معرفی شد. سیستم اندازه‌ گیری سلسیوس بر اساس نقاط انجماد و جوش آب در فشار یک اتمسفر استاندارد تنظیم شده است. به عبارت دیگر، دمای 0 درجه سلسیوس معادل نقطه انجماد آب و دمای 100 درجه سلسیوس معادل نقطه جوش آب است.

سلسیوس به عنوان واحد اصلی دما در بسیاری از کشورهای جهان، از جمله اکثر کشورهای اروپایی و آسیایی، مورد استفاده قرار می‌ گیرد. همچنین این واحد در سیستم بین ‌المللی واحدها (SI) به عنوان واحد مشتق شده دما شناخته می‌ شود. یکی از ویژگی‌ های سلسیوس، سادگی و قابلیت تطبیق آن با سایر واحدهای دما است. به طور مثال، برای تبدیل دمای سلسیوس به فارنهایت، می‌ توان از فرمول زیر استفاده کرد:

T(°F)=T(°C)×9/5+32

سلسیوس در تمامی زمینه ‌های علمی و صنعتی، از جمله هواشناسی، پزشکی، آشپزی و غیره کاربرد دارد. در نهایت، به دلیل مقیاس خطی و منطقی آن، استفاده از سلسیوس به عنوان یک استاندارد جهانی بسیار رایج شده است.

کاربرد واحد سلسیوس

سلسیوس به دلیل سادگی و کاربرد گسترده در زندگی روزمره، هواشناسی، صنعت و بسیاری از علوم دیگر، از محبوبیت بالایی برخوردار است.

بیشتر بخوانید: سیم‌ها به عنوان یکی از وسایل بسیار کاربردی در بسیاری از امور مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع مختلفی از سیم‌ها وجود دارند، اما یک نوع رایج آن‌ها سیم‌های المنت حرارتی می‌باشند. برای آشنایی کامل با این سیم بلاگ “سیم نیکروم چیست و از کجا تهیه کنیم؟” را مطالعه کنید.

فارنهایت (Fahrenheit)

نماد: °F

فارنهایت واحدی دیگر برای اندازه ‌گیری دما است که بیشتر در ایالات متحده و برخی کشورهای دیگر از جمله جزایر باهاما و بلیز استفاده می‌ شود. این واحد در سال 1724 توسط دانشمند آلمانی، دانیل گابریل فارنهایت (Daniel Gabriel Fahrenheit) معرفی شد.

مقیاس فارنهایت بر اساس سه نقطه مرجع تعریف شده است: دمای صفر فارنهایت که معادل دمای مخلوط آب و یخ و نمک است، دمای 32 درجه فارنهایت که معادل نقطه انجماد آب خالص است، و دمای 212 درجه فارنهایت که معادل نقطه جوش آب در فشار یک اتمسفر استاندارد است.

مقیاس فارنهایت به دلیل دقت بیشتر در تعیین تغییرات دماهای کوچک، به ویژه در زمینه‌ هایی مانند هواشناسی و تنظیم دمای داخلی ساختمان ‌ها، در ایالات متحده محبوب است. برای تبدیل دمای فارنهایت به سلسیوس، می ‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:

T(°C)=(T(°F)−32)×5/9

کاربرد واحد فارنهایت

فارنهایت عمدتاً در ایالات متحده و برخی کشورهای دیگر در زمینه‌ های هواشناسی، پزشکی و صنعت استفاده می ‌شود.

کلوین (Kelvin)

نماد: K

کلوین واحد اصلی دما در سیستم بین‌ المللی واحدها (SI) است و به طور گسترده در علوم، به ویژه در فیزیک و شیمی، استفاده می‌ شود. این واحد توسط ویلیام تامسون، لرد کلوین (William Thomson, 1st Baron Kelvin) در قرن نوزدهم معرفی شد. کلوین بر اساس مفهوم “صفر مطلق” (Absolute Zero) تنظیم شده است. صفر مطلق دمایی است که در آن تمامی حرکت‌ های مولکولی متوقف می ‌شود و هیچ انرژی حرارتی وجود ندارد. این دما معادل 0 کلوین یا -273.15 درجه سلسیوس است.

یکی از ویژگی‌ های منحصر به فرد کلوین این است که این واحد برخلاف سلسیوس و فارنهایت، هیچ درجه ‌ای ندارد؛ بلکه به صورت مطلق بیان می‌ شود. بنابراین، زمانی که به دمای کلوین اشاره می‌ شود، از “درجه کلوین” استفاده نمی ‌شود، بلکه فقط “کلوین” گفته می‌ شود.

کلوین به ویژه در مطالعات علمی که نیاز به اندازه ‌گیری دقیق دما دارند، مانند ترمودینامیک، مکانیک کوانتوم و فیزیک حالت جامد، اهمیت دارد. به عنوان مثال، در محاسبات ترمودینامیکی، استفاده از کلوین به جای سلسیوس باعث ساده‌ سازی بسیاری از فرمول ‌ها و معادلات می‌ شود. برای تبدیل دمای کلوین به سلسیوس، فرمول زیر استفاده می ‌شود:

T(°C)=T(K)−273.15

کاربرد واحد کلوین

کلوین در محاسبات ترمودینامیکی، نجوم و سایر علومی که نیاز به دقت بسیار بالا دارند، مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

بیشتر بخوانید: ترانسمیتر دما یک تجهیز الکتریکی است که برای انتقال سیگنال دما از یک سنسور به دستگاه‌های کنترل استفاده می‌شود. این ترانسمیتر با اتصال به سنسور دما مانند ترموکوپل، RTD یا ترمیستور، سیگنال تولید شده توسط سنسور را تقویت و به دستگاه‌های کنترلی مانند PLC، DCS، PC، کنترلر حلقه، دیتا لاگر، نمایشگر یا رکوردر منتقل می‌کند. ادامه این مطلب را در بلاگ “تفاوت ترانسمیتر و سنسور دما” را مطالعه کنید.

رانکین (Rankine)

نماد: °R یا °Ra

رانکین واحدی برای اندازه‌ گیری دما است که بیشتر در برخی زمینه‌ های مهندسی در ایالات متحده استفاده می ‌شود. این واحد در سال 1859 توسط ویلیام جان مک ‌کوورن رانکین (William John Macquorn Rankine)، مهندس و فیزیکدان اسکاتلندی معرفی شد.

رانکین مشابه کلوین است با این تفاوت که به جای استفاده از مقیاس سلسیوس، از مقیاس فارنهایت استفاده می ‌کند. در نتیجه، 0 درجه رانکین معادل -459.67 درجه فارنهایت یا 0 کلوین است.

رانکین به ویژه در مهندسی ترمودینامیک و مهندسی هوا فضا کاربرد دارد. به دلیل اینکه رانکین به فارنهایت وابسته است، از این واحد بیشتر در کشورهایی استفاده می‌ شود که از فارنهایت به عنوان واحد دما استفاده می ‌کنند، مانند ایالات متحده. برای تبدیل دمای رانکین به فارنهایت، از فرمول زیر استفاده می ‌شود:

T(°F)=T(°R)−459.67

و برای تبدیل رانکین به کلوین:

T(K)=T(°R)×5/9

کاربرد واحد رانکین

رانکین عمدتاً در محاسبات ترمودینامیکی و برخی زمینه‌ های مهندسی استفاده می ‌شود.

دلیسل (Delisle)

نماد: °De

دلیسل یکی از واحدهای قدیمی اندازه‌ گیری دما است که امروزه کمتر مورد استفاده قرار می ‌گیرد. این واحد در سال 1732 توسط دانشمند فرانسوی، ژوزف نیکولا دلیسل (Joseph-Nicolas Delisle) ابداع شد. مقیاس دلیسل به صورت معکوس عمل می‌ کند؛ یعنی دمای 0 درجه دلیسل معادل نقطه جوش آب و دمای 150 درجه دلیسل معادل نقطه انجماد آب است.

دلیسل در قرن هجدهم و نوزدهم در برخی کشورها از جمله روسیه استفاده می ‌شد. با این حال، این واحد به تدریج جای خود را به واحدهای دیگری مانند سلسیوس و فارنهایت داد. برای تبدیل دمای دلیسل به سلسیوس، می‌ توان از فرمول زیر استفاده کرد:

T(°C)=100−T(°De)×3/2

امروزه واحد دلیسل بیشتر به عنوان یک واحد تاریخی مورد توجه قرار می‌ گیرد و کاربرد عملی کمتری دارد.

بیشتر بخوانید: انتخاب سنسور دمای مناسب، گامی کلیدی در مسیر اندازه‌ گیری دقیق و قابل اعتماد دما در صنایع مختلف است. در این میان، دو رقیب دیرینه، ترموکوپل و RTD، همواره در صدر انتخاب‌ ها قرار دارند. در بلاگ “تفاوت های بین ترموکوپل و RTD“، این دو سنسور را به طور کامل مقایسه کرده ایم.

رئومور (Réaumur)

نماد: °Ré

رئومور واحدی دیگر از واحدهای قدیمی دما است که در گذشته استفاده می‌ شد و اکنون کاربرد کم تری دارد. این واحد در سال 1731 توسط دانشمند فرانسوی، رنه آنتوان فرشولت دو رئومور (René Antoine Ferchault de Réaumur) معرفی شد. مقیاس رئومور بر اساس نقطه انجماد و جوش آب تنظیم شده است. در این مقیاس، دمای 0 درجه رئومور معادل نقطه انجماد آب و دمای 80 درجه رئومور معادل نقطه جوش آب است.

رئومور در گذشته در برخی کشورها از جمله فرانسه و آلمان کاربرد داشت. این واحد به خصوص در صنایع غذایی و فرآوری نوشیدنی‌ ها مورد استفاده قرار می ‌گرفت. با این حال، به تدریج واحدهای دیگر مانند سلسیوس و فارنهایت جایگزین رئومور شدند. برای تبدیل دمای رئومور به سلسیوس، از فرمول زیر استفاده می ‌شود:

T(°C)=T(°Reˊ)×5/4

رئومور نیز مانند دلیسل امروزه بیشتر به عنوان یک واحد تاریخی شناخته می ‌شود. این واحد در گذشته در برخی کشورها استفاده می‌ شد، اما در حال حاضر کاربرد بسیار کمی دارد.

انواع تجهیزات اندازه گیری دما

اندازه گیری دما یکی از مهم‌ترین پارامترها در بسیاری از صنایع و فعالیت‌های انسانی است. اندازه گیری دقیق دما در بسیاری از فرآیندها و کنترل‌های صنعتی بسیار حیاتی است و از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین، استفاده از تجهیزات اندازه گیری دما مناسب و دقیق بسیار حائز اهمیت است.

ترموکوپل (T/C) یکی از معمول ترین تجهیزات اندازه گیری دما است که در صنایع مختلف استفاده می‌شود. سنسور ترموکوپل از دو کابل ترموکوپل متفاوت تشکیل شده است که در نقطه اتصال آن‌ها تولید جریان الکتریکی به علت اختلاف دما ایجاد می‌شود.

این جریان الکتریکی مستقیماً با دمای محیط مرتبط است و می‌توان از آن استفاده کرد تا دمای مورد نظر را اندازه گیری کنیم. در این مطلب “اشتباهات رایج در اندازه گیری دما با ترموکوپل” را مطالعه کنید.

حسگرهای دمای مقاومتی (RTD) یکی دیگر از تجهیزات مورد استفاده در اندازه گیری دما هستند. این حسگرها از یک سیم رزیستانسی تشکیل شده اند که با تغییر دما، مقاومت آن نیز تغییر می‌کند.

اندازه گیری دما با اندازه گیری مقاومت سیم رزیستانسی انجام می‌شود. سنسور pt100 که یکی از انواع RTD است هم قابلیت اندازه گیری دما را دارد که در این مطلب میتوانید بیشتر با نحوه کار آن آشنا شوید.

ترمیستور نیز یک حسگر دما است که بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی با تغییر دما عمل می‌کند. تفاوت اصلی بین ترمیستور و RTD در نوع ماده استفاده شده در ساخت حسگر است. در حالی که در سنسور دما RTD از سیم رزیستانسی استفاده می‌شود، در ترمیستور از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون استفاده می‌شود.

بیمتال نیز یکی از تجهیزات اندازه گیری دما است که بر اساس تغییر طول دو لایه بیمتال با تغییر دما عمل می‌کند. این تجهیزات معمولاً در دماسنج‌های ساده و کوچک استفاده می‌شوند.

دماسنج‌های پرشده نیز از تجهیزات استفاده می‌شوند که با استفاده از یک ماده درجا خاصیت تغییر رنگ دارد. با تغییر دما، رنگ ماده تغییر می‌کند و می‌توان از این تغییر رنگ برای اندازه گیری دما استفاده کرد.

دماسنج مادون قرمز نیز یکی دیگر از تجهیزات اندازه گیری دما است که بر اساس انتشار انرژی مادون قرمز توسط اجسام استفاده می‌شود. با استفاده از یک سنسور مادون قرمز، می‌توان دما را اندازه گیری کرد.

در نهایت، استفاده از تجهیزات اندازه گیری دما مناسب و دقیق در هر صنعتی بسیار حیاتی است. انتخاب مناسب ترین تجهیزات بر اساس نیازها و مشخصات فنی مورد نظر، می‌تواند به بهبود کیفیت فرآیندها و کنترل بهتر دما در صنعت کمک کند.

بیشتر بخوانید: ترمومتر صنعتی وسیله‌ای بسیار کاربردی برای سنجش دمای محیط، دستگاه یا درجه حرارت موثر در طی فرایندهاست. اگر میخواهید با این ابزار، مهم‌ترین انواع آن و نحوه کاربرد هریک از آن‌ها آشنا شوید، شما را به خواندن این مقاله دعوت میکنیم. اگر علاقه دارید بیشتر با این وسیله آشنا شوید، بلاگ “ترمومتر صنعتی چیست؟” را مطالعه کنید.

دما یکی از مهم‌ترین واحدهای اندازه گیری در علم و فناوری است که در بسیاری از صنایع و حوزه‌های دیگر نقش مهمی دارد. برای اندازه گیری دما، واحدهای مختلفی بکار می‌روند که برخی از معروف‌ترین آن‌ها شامل درجه سانتیگراد، فارنهایت و کلوین هستند.

هر یک از این واحدها روش‌های مختلفی برای اندازه گیری دما دارند و ممکن است در برخی موارد نیاز به تبدیل یک واحد به واحد دیگری باشد. در برخی صنایع و استفاده‌های خاص، ممکن است نیاز به دقت و دمایی باشد که با واحدهای متداول قابل اندازه گیری نیست و در این موارد از واحدهای دقیق‌تری مانند کلوین استفاده می‌شود.

در این مقاله، به بررسی دقیق واحدهای مختلف دما پرداختیم. هر یک از این واحدها ویژگی ‌ها و کاربرد های خاص خود را دارند. انتخاب واحد مناسب برای اندازه ‌گیری دما به عوامل مختلفی از جمله زمینه کاربرد، دقت مورد نیاز و استانداردهای موجود بستگی دارد.

سلسیوس و فارنهایت واحدهای رایج و پر کاربرد در زندگی روزمره هستند، در حالی که کلوین و رانکین بیشتر در زمینه‌ های علمی و مهندسی کاربرد دارند. از سوی دیگر، دلیسل و رئومور به عنوان واحدهای تاریخی شناخته می‌ شوند که امروزه کاربرد کم تری دارند. انتخاب واحد دما بسته به زمینه کاری، منطقه جغرافیایی و نیازهای خاص هر کاربرد متفاوت است، اما در نهایت همه این واحدها به یک هدف مشترک، یعنی اندازه‌ گیری دقیق دما، خدمت می‌ کنند.

بیشتر بخوانید: تفاوت اصلی بین PT100 و PT1000 در میزان مقاومت آن‌ها در صفر درجه سانتی‌گراد است. PT100 در صفر درجه سانتی‌گراد با 100 اهم مقاومت روبرو است، در حالی که PT1000 در همان شرایط با 1000 اهم مقاومت مواجه می‌شود. این تفاوت مهم‌ترین اثر خود را در سیم پیچی سنسورها نشان می‌دهد؛ زیرا در اینجا خطاهای بیشتری ممکن است رخ دهد. ادامه این تفاوت ها را در بلاگ “تفاوت pt100 و pt1000” مطالعه کنید.