ترمومتر یا دماسنج ابزاری است که دما را اندازه‌گیری می‌کند. دماسنج ها می‌توانند دمای یک جسم جامد همچون غذا، یک جسم مایع مانند آب و یک جسم گاز همچون هوا را اندازه‌گیری کند.
واحدهای اندازه‌گیری دما
سه واحد اندازه‌گیری دمای رایج عبارتند از سلسیوس، فارنهایت و کلوین. افرادی متعددی چون کورنلیوس دربل، رابرت فلاد، گالیلئو گالیله و سانتوریو سانتوریو کمک‌های شایانی در راستای توسعه دماسنج‌ها انجام داده‌اند. کلمه «ترمومتر» از دو کلمه یونانی «ترمو» به معنای گرما و «متر» به معنای اندازه‌گیری کردن اقتباس شده‌است.
مقیاس سلسیوس بخشی از سیستم متریک است. سیستم اندازه‌گیری متریک شامل واحد وزن همچون کیلوگرم و واحد طول همچون کیلومتر می‌شود. سیستم متریک، که سلسیوس جز آن است، سیستم رسمی اندازه‌گیری اکثر کشورهای دنیا است. اکثر زمینه‌های علمی برای اندازه‌گیری دما از مقیاس سلسیوس بهره می‌برند. صفر درجه سلسیوس نقطه انجماد آب و 100 درجه سلسیوس نقطه جوش آب می‌باشند.
دانیل گابریل فارنهایت، فیزیکدان لهستانی بود که یکی از آشناترین انواع ترمومتر را اختراع کرد. همان دماسنج های شیشه ای معروف که از جیوه در شیشه استفاده می‌کند. همچنین یک مقیاس درجه حرارت به نام فارنهایت نیز وجود دارد.
سه کشور هستند که از مقیاس سلسیوس استفاده نمی‌کنند. کشورهای برمه، لیبری و ایالات متحده آمریکا برای اندازه‌گیری دما از مقیاس فارنهایت استفاده می‌کنند. با این وجود، در همین کشورها هم دانشمندان برای اندازه‌گیری دما از مقیاس‌های سلسیوس و کلوین بهره می‌برند. آب در 32 درجه فارنهایت منجمد شده و در 212 درجه فارنهایت به نقطه جوش می‌رسد.
فیزیکدانان و دانشمندانی که علاقه زیاد به ثبت دقیق دما دارند از مقیاس کلوین استفاده می‌کنند. مقیاس کلوین تنها مقیاسی است که شامل دمای صفر مطلق (جایی که هیچ انرژی حرارتی وجود ندارد) می‌شود. این امر نشان‌دهنده اهمیت مقیاس کلوین است؛ زیرا دانشمندان برای اندازه‌گیری دمای اشیای سرد خارج از جو زمین، از آن بهره می‌برند. آب در دمای 273 درجه کلوین یخ زده و در 373 درجه کلوین می‌جوشد. برای اندازه‌گیری دمای محیط‌های باز، از مقیاس کلوین استفاده نمی‌کنیم، زیرا اعداد بزرگی را نشان می‌دهد! مثلا دمای هوای 75 درجه فارنهایت برابر با 297 درجه کلوین است!
اساس کارکرد دماسنج
اندازه‌گیری دما توسط ترمومتر به وسیله جیوه انجام می‌گیرد. به این صورت که زمانی که جیوه گرم می‌شود، منبسط شده و در هنگام سرد شدن منقبض می‌شود. این موضوع باعث بلندتر یا کوتاه‌تر شدن طول ستون مایع بر اساس دما خواهد شد.
امروزه، ترمومترها با مقیاس‌های اندازه‌گیری دمای استاندارد همچون سلسیوس (در کانادا و انگلستان)، فارنهایت (در ایالات متحده) و کلوین ( توسط دانشمندان) کالیبره می‌شوند.
انواع ترمومتر
ترمومتر مایع
مایع به هنگام گرم شدن، با سرعت منظم و قابل اندازه‌گیری منبسط می‌شود. به همین خاطر، یکی از ترمومترهای رایج، شامل مایعی در داخل یک لوله باریک می باشد. جیوه (Mercury) یکی از رایج‌ترین مایعاتی است که در ترمومترهای مایع استفاده می‌شود. مایع‌های دیگر همچون نفت سفید و اتانول نیز ممکن است در این‌گونه ترمومترها مورد استفاده قرار بگیرند.
زمانی که دما زیاد می‌شود، مایع از داخل یک حباب به سمت فضای خالی منبسط می‌شود و به سمت بالای لوله حرکت می‌کند. زمانی که دما کم می‌شود، مایع منقبض شده و به سمت پایین نزول می‌کند. ترمومترهای مایع معمولا دارای دو مقیاس سلسیوس و فارنهایت هستند که هرکدام در یکی از دو سمت لوله باریک درجه‌بندی شده‌اند.
یک ترمومتر ماکزیمم نوعی رایج از ترمومتر مایع است. در ترمومتر ماکزیمم، مایع به سمت بالای لوله حرکت می‌کند اما زمانی که دما پایین می‌آید به راحتی نزول نمی‌کند. زمانی که ترمومتر از منطقه مورد اندازه‌گیری جدا شود در این صورت ماکزیمم دمای موجود در آن منطقه در طی یک دوره زمانی قابل‌خواندن خواهد بود. ترمومترهای ماکزیمم اکثرا برای اندازه‌گیری دمای بدن افراد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترمومترهای مایع ممکن است توسط نوع مایع مورد استفاده محدود شوند. به عنوان مثال جیوه در دمای 83/38- درجه سلسیوس (89/37- درجه فارنهایت) جامد می‌شود. ترمومترهای جیوه برای اندازه‌گیری دمای پایین‌تر از دمای انجماد جیوه مناسب نیستند. الکل‌ها همچون اتانول در دمای 78 درجه سلسیوس (172 درجه فارنهایت) تبخیر می‌شوند. از آنها نمی‌توان برای اندازه‌گیری دما بیشتر از دمای تبخیرشان بهره برد.
ترمومترهای الکترونیکی
از ترمومتر جیوه یا دیگر ترمومترهای مایع نمی‌توان برای اندازه‌گیری دما در مقیاس کلوین بهره برد. ترمومترهای کلوین معمولا ابزار الکتریکی هستند که می‌توانند کوچکترین تغییر در دما را تشخیص دهند. این تغییرات ممکن است قابل دیدن نباشند و یا اینکه نتوانند تغییری در فشار هوا برای بالا بردن سطح جیوه در داخل ترمومترهای جیوه‌ای ایجاد کنند.
ترمومترهای الکترونیکی با کمک یک المان به نام ترمیستور کار می‌کنند. یک ترمیستور براساس دمای موجود، مقاومتش را در برابر جریانی الکتریکی تغییر می‌دهد. کامپیوتری مقاومت ترمیستور را اندازه‌گیری کرده و آن را به درجه حرارت تبدیل می‌کند.
دیگر ترمومترها
امروزه، ترمومترهای ویژه برای انواع اهداف مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ مثلا سرماسنج برای اندازه‌گیری دماهای بسیار پایین استفاده می‌شود. این ترمومترها برای اندازه‌گیری دما در فضا کاربرد دارند. آذرسنج‌ها برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا مورد استفاده هستند. از آذرسنج‌ها در صنعت فولاد برای اندازه‌گیری دمای آهن و دیگر فلزات استفاده می‌شود.
فضانوردان از ترمومترهای مادون‌قرمز برای اندازه‌گیری دما در فضا استفاده می‌کنند. ترمومترهای مادون‌قرمز قابلیت تشخیص تابش انرژی مادون‌قرمز از فواصل دور و متمرکز کردن آنها در یک سطح خاص دمایی را دارند. در سال 1965، یک ترمومتر مادون‌قرمز، تابش دمایی 3 درجه کلوین (270- درجه سلسیوس یا 454- درجه فارنهایت) از تمامی جهت‌ها را تشخیص داد. فضانوردان نتیجه گرفتند که این تابش بسیار سرد، باقیمانده جزئی بیگ بنگ (انفجار دنیا از یک نقطه که تقریبا 82/13 میلیارد سال پیش آغاز شده) است.
ورزشکاران از ترمومترهای قرصی استفاده می‌کنند تا از بیماری‌های مربوط به دمای بالا همچون گرمازدگی جلوگیری کرده یا آنها را درمان کنند. یک ترمومتر قرصی پس از قورت داده شدن، اطلاعات مربوط به دمای هسته بدن را به مدت بین 18 تا 30 ساعت مخابره می‌کند. ترمومترهای قرصی از کریستال مایع برای ردیابی تغییرات دمایی و مخابره امواج رادیویی به مقصدی خارج از بدن (که اطلاعات را ثبت کرده و نمایش می‌دهد) استفاده می‌کنند.
کاربرد ترمومتر
برای اهداف فراوان از وسایل خانگی گرفته تا بخش‌های صنعتی،ُ نیازمند ترمومترها هستیم. در آشپزخانه می‌توان دمای غذا را اندازه‌گیری کرد. همینطور در یخچال می‌توان برای تنظیم دما روی مقدار خاص مورد استفاده قرار بگیرد. ترمومتر داخل کوره در کارخانه برای روشن یا خاموش کردن کوره به کار می‌رود. بنابراین بسیار مهم است برای هر کابرد خاص، نوع مناسبی از ترمومتر انتخاب شود.
در لیست زیر تعدادی از کاربردهای ویژه دیگر ترمومترها قرار دارند:
- نظارت بر موتور و بلبرینگ‌ها
- سیستم‌های تهویه هوا
- حمل و نقل و بررسی لحظه‌ای خودروها
- سطوح آماده‌سازی غذا
- برای تشخیص مشکلات مخفی
- برای بررسی ساختمان‌ها در مورد نقاط مرطوب و نشتی آب
- برای تشخیص هدررفت انرژی، عایق ضعیف، نواقص الکتریکی و مشکلات لوله‌کشی
- در آزمایشگاه‌ها و انبارها
