دما و دماسنجی: گرمی و سردی واقعاً یعنی چی؟ 🌡️

# PM_PARAMS_JSON: [{“id”:”T_C”,”label”:”دمای اولیه (°C)”,”label_en”:”Initial temp (°C)”,”min”:-50,”max”:200,”step”:5,”default”:20,”unit”:”°C”},{“id”:”delta_T”,”label”:”تغییر دما ΔT (°C)”,”label_en”:”Temp change ΔT (°C)”,”min”:-100,”max”:200,”step”:5,”default”:80,”unit”:”°C”},{“id”:”L0″,”label”:”طول اولیه L₀ (m)”,”label_en”:”Original length L₀ (m)”,”min”:0.1,”max”:10,”step”:0.1,”default”:1.0,”unit”:”m”}]

import numpy as np, matplotlib

matplotlib.use(‘Agg’)

import matplotlib.pyplot as plt


T_C     = float(PARAMS.get(“T_C”,    20.0))

dT      = float(PARAMS.get(“delta_T”, 80.0))

L0      = float(PARAMS.get(“L0”,      1.0))

T_K     = T_C + 273.15

T_F     = T_C * 9/5 + 32


materials = {‘آهنn(Iron)’: 12e-6, ‘آلومینیمn(Alum.)’: 23e-6, ‘مسn(Copper)’: 17e-6,

             ‘شیشهn(Glass)’: 9e-6, ‘بتونn(Concrete)’: 12e-6, ‘آجرn(Brick)’: 5e-6}


dL = {mat: alpha * L0 * dT for mat, alpha in materials.items()}


T_range = np.linspace(-50, 250, 400)

alpha_iron = 12e-6

dL_range = alpha_iron * L0 * (T_range – T_C + dT)


fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(12, 4.5))


# Temperature conversion table

axes[0].axis(‘off’)

table_data = [

    [‘مقیاس’, ‘مقدار’],

    [‘سلسیوس (°C)’, f'{T_C:.1f}’],

    [‘کلوین (K)’,    f'{T_K:.1f}’],

    [‘فارنهایت (°F)’,f'{T_F:.1f}’],

    [‘پس از ΔT’, f'{T_C+dT:.1f}°C’],

]

tbl = axes[0].table(cellText=table_data[1:], colLabels=table_data[0],

                     cellLoc=’center’, loc=’center’, bbox=[0.1,0.2,0.8,0.7])

tbl.auto_set_font_size(False); tbl.set_fontsize(11)

tbl[0,0].set_facecolor(‘#0073aa’); tbl[0,1].set_facecolor(‘#0073aa’)

for j in range(2): tbl[0,j].set_text_props(color=’white’, fontweight=’bold’)

axes[0].set_title(‘تبدیل مقیاس دما’)


# Expansion by material

colors = [‘#3498db’,’#e74c3c’,’#f39c12′,’#2ecc71′,’#9b59b6′,’#e67e22′]

bars = axes[1].bar(materials.keys(), [v*1000 for v in dL.values()], color=colors, alpha=0.85, edgecolor=’white’, lw=1.5)

axes[1].set_ylabel(‘انبساط ΔL (mm)’); axes[1].set_title(f’انبساط طولی برای ΔT={dT}°C  L₀={L0}m’)

axes[1].grid(axis=’y’, alpha=0.3)

for bar, v in zip(bars, dL.values()):

    axes[1].text(bar.get_x()+bar.get_width()/2, bar.get_height()+0.0005, f'{v*1000:.2f}’, ha=’center’, fontsize=8)


# ΔL vs T for iron

axes[2].plot(T_range, dL_range*1000, ‘#0073aa’, lw=2.2)

axes[2].axvline(T_C+dT, color=’#e74c3c’, lw=1.5, ls=’–‘, label=f’T={T_C+dT}°C’)

axes[2].axhline(alpha_iron*L0*dT*1000, color=’#f39c12′, lw=1.2, ls=’–‘)

axes[2].set_xlabel(‘دما (°C)’); axes[2].set_ylabel(‘ΔL (mm)’)

axes[2].set_title(f’انبساط آهن در طول L₀={L0}m’); axes[2].legend(fontsize=9); axes[2].grid(alpha=0.3)


fig.suptitle(f’دما و انبساط گرمایی  |  T={T_C}°C  ΔT={dT}°C’, fontsize=11, fontweight=’bold’)

plt.tight_layout()

for _wx in [0.25, 0.75]:

    for _wy in [0.35, 0.70]:

        fig.text(_wx, _wy, ‘physicsme.ir | منِ‌فیزیکی’, fontsize=10, color=’#a0aabb’, alpha=0.32,

                 ha=’center’, va=’center’, rotation=30, transform=fig.transFigure,

                 fontweight=’bold’, style=’italic’)

fig.text(0.99, 0.01, ‘© physicsme.ir — منِ‌فیزیکی’, fontsize=7.5, color=’#aaa’, alpha=0.85,

         ha=’right’, va=’bottom’, transform=fig.transFigure, fontweight=’bold’)

plt.savefig(‘output.png’, dpi=130, bbox_inches=’tight’)

plt.show()

print(f’T = {T_C}°C = {T_K:.2f} K = {T_F:.1f}°F’)

print(‘انبساط آهن: ΔL =’, round(12e-6 * L0 * dT * 1000, 4), ‘mm’)