في الكيمياء والفيزياء، تعتبر الحرارة أحد أشكال الطاقة المرتبطة بحركة الجزيئات أو الذرات أو أي جسيمات تشكل المادة.
تنتقل الحرارة من خلال التفاعلات النووية (مثل الاندماج النووي تحت الشمس) والحركة (مثل الاحتكاك بين أجزاء الآلة).
والإشعاع الكهرومغناطيسي (مثل الحركة التي تحدث في المعدن)، لذا ترقبوا كل التفاصيل في مقالتنا المميزة دائمًا.
ميزان الحرارة
- كلفن: هذا هو المقياس المعتمد من قبل النظام الدولي (SI) لقياس درجة الحرارة.
- إنه مقياس يستخدم على نطاق واسع في جميع المجالات العلمية.
- إذا أردنا حساب نسبة درجات الحرارة، استخدم هذا المقياس.
- أطلق عليها المهندس والفيزيائي البريطاني اللورد كلفن اسمها.
- وحدة فهرنهايت F: مقياس معتمد فقط في الولايات المتحدة، سمي على اسم الفيزيائي الألماني دانيال غابرييل والنهايت.
- النسبة المئوية: هذا هو المقياس الأساسي المستخدم في الحياة اليومية في معظم بلدان / مناطق العالم.
- سمي على اسم عالم الفلك السويدي أندرس سيلسيوس، الذي اقترح أن الصفر هو نفسه الماء المتجمد.
- تقابل نقطة الغليان 100 عام 1747 م، وهي تقع في منطقة توقعات الطقس.
اقرأ أيضًا: كيفية قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة
تحويل درجة الحرارة
- التحويل من درجات كلفن إلى درجات سلزية أو العكس: يُفترض أن تكون النسبة بين الاثنين ثابتة، لذا أضف عددًا ثابتًا إلى الدرجة لتحصل على كلفن.
- اطرح نفس الثابت من كلفن للحصول على النسبة المئوية، وهي 273، كما هو موضح أدناه:
- كلفن = نسبة مئوية + 273.
- في المئة = كلفن -273.
- التحويل من فهرنهايت إلى درجة مئوية أو العكس: التحويل من فهرنهايت إلى سلزيوس أكثر تعقيدًا من كلفن.
- نظرًا لأنه يعتمد على طرح الكسور العشرية، فإن الآلة الحاسبة التالية مطلوبة:
- مئوية = (فهرنهايت -32) 1.8.
- فهرنهايت = (النسبة المئوية × 1.8) + 32.
طرق التبادل الحراري
- الموصلية: تنتشر الطاقة بسرعة عند ملامستها لموصل جيد، ويرجع ذلك أساسًا إلى حرية حركة الإلكترونات.
- تتصادم الجسيمات أو الذرات مع بعضها البعض، وتتبادل الاهتزازات الذرية.
- الإشعاع: الحرارة تنتقل في الفراغ ولا تؤثر البيئة.
- كأن أشعة الشمس تنتشر وتصل إلى الأرض.
- الحمل الحراري: هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل الحرارة في الغاز والسائل.
- عندما تقوم بتسخين سائل أو غاز، فإن السائل سوف يتمدد ويزداد وينخفض في كثافته.
- بينما السائل المبرد أو الغاز سوف يغرق ليحل محله ويولد تيار الحمل الحراري من الخطوة.
تعريف الدرجات المئوية والفهرنهايت
كما ذكرنا سابقًا، يتم استخدام ثلاث وحدات لقياس درجة الحرارة: مئوية (مئوية)، فهرنهايت، وكلفن.
هنا سوف ننظر إليهم بشكل منفصل ونوضح طريقة التحويل بين الدرجات المئوية والفهرنهايت.
درجة مئوية:
- وهي واحدة من ثلاث وحدات تستخدم لقياس درجة الحرارة ورمزها (C) والضغط القياسي.
- الدرجة المئوية هي 1/100 من الفرق بين درجة غليان الماء ونقطة التجمد.
- اسمها الآخر هو Centigrad، تم تسمية Celsius على اسم عالم الفلك Anders Celsius.
- وفقًا لـ Celsius، الصفر هو درجة حرارة الماء المبرد ومائة هي نقطة الغليان.
- لكن اقتراحه لم يُقبل حتى عام 1747 م، واستخدمت الوحدة للتعبير عن درجة حرارة الغلاف الجوي.
- في وسائل الإعلام، غالبًا ما يستخدم في المجال العلمي.
درجة الحرارة بالفهرنهايت:
- وهي أيضًا إحدى الوحدات الثلاث لقياس درجة الحرارة ورمزها [F]
- سميت على اسم الفيزيائي الألماني دانيال جابرييل فهرنهايت عام 1724 م.
- على عكس البلدان التي تستخدم درجات مئوية في جميع أنحاء العالم، فإن فهرنهايت هي الأكثر استخدامًا في الولايات المتحدة.
كلفن:
- إنها وحدة القياس الثالثة، الرمز (K)، وهو اسم مرتبط بالفيزيائي البريطاني والمقاييس الجغرافي اللورد كلفن.
- يشرح كلفن العلاقة بين حجم الغاز ودرجة حرارته المطلقة عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار 1 كلفن.
- سيزداد حجم الغاز بمقدار 1/273، وهي غير مستخدمة على نطاق واسع، وأكثرها شيوعًا هي الدرجة المئوية والفهرنهايت.
- الصفر المطلق أو صفر كلفن هو درجة الحرارة التي تتوقف عندها الجسيمات عن الحركة ولا علاقة لها بالعلم.
مقياس درجة حرارة مئوية وكلفن
مقياس النسبة المئوية
- يتم استخدام مقياس النسبة المئوية أكثر من مقياس فهرنهايت.
- وهي مقسمة إلى 100 جزء متساوٍ بين نقطة التجمد ونقطة غليان الماء.
- كل جزء يسمى درجة مئوية.
- تم اختراع النسبة بواسطة Anders Celsius في عام 1742.
- بناءً على نقطة التجمد ونقطة غليان الماء، فإن نقطة تجمد الماء في هذا النطاق هي 0 درجة مئوية.
- تبلغ درجة غليانها 100 درجة مئوية، وتسمى هذه النسبة أحيانًا بالدرجات المئوية.
مقياس كلفن
- مقياس كلفن لدرجة الحرارة هو أيضًا اختراع للعالم والمخترع البريطاني ويليام طومسون.
- إلى جانب فهرنهايت ودرجة مئوية، فهو أحد المقاييس الثلاثة المعروفة لقياس درجة الحرارة.
- مثل المقاييس الأخرى، تعتبر نقطة التجمد ونقطة غليان الماء من العوامل التي تحدد نطاقها.
- من بينها نقطة تجمد الماء (273.16 كلفن).
- تتغير نقطة الغليان (373.16 كلفن) بمقدار 100 درجة.
- أقل عدد هو صفر كلفن.
- لذلك، هذا الخط يحظى بشعبية كبيرة في التطبيقات العلمية.
- وهي مناسبة لتسجيل درجات حرارة منخفضة للغاية للنيتروجين والهيليوم.
قد تكون مهتمًا بـ: كيفية قياس درجة حرارة الأذن
حوّل من كلفن إلى سلزيوس
- يعد مقياس درجة الحرارة كلفن وسلسيوس أحد أهم طرق القياس لقياس درجة الحرارة العلمية.
- يمكنك أيضًا التحويل بسهولة بين هذين المقياسين باستخدام الصيغة التالية:
- درجة حرارة كلفن = درجة حرارة مئوية + 273.15.
- على سبيل المثال، أوجد قيمة درجة حرارة بالكلفن تساوي 20 درجة مئوية.
- يمكنك استخدام المعادلة التالية: 20 + 273.15 = 293.15 ك.
صفر درجة مئوية
- يتجمد الماء عندما تصل كل المقاييس إلى الصفر درجة، وصفر درجة فهرنهايت تعتبر 32 درجة.
- ولكن باستخدام وحدة كلفن أو ما يسمى بدرجة الحرارة المطلقة، فإن درجة الحرارة الصفرية هي 273.
- من حيث درجة الغليان، 212 درجة فهرنهايت تساوي 100 درجة مئوية.
الصفر المطلق
- يشير مصطلح الصفر المطلق إلى أدنى درجة حرارة موجودة في الطبيعة.
- من وجهة نظر علمية، من المستحيل الوصول إلى الصفر المطلق، لكن هناك حل.
- على الرغم من أننا نظريًا يمكننا القول أنه عند الوصول إلى الصفر المطلق، يكون حجم الجسم صفرًا.
- لأن الحجم ودرجة الحرارة موجبة وعندما تصل المواد إلى درجة الحرارة هذه.
- ستكون خصائصهم وسلوكهم متشابهة ولن يكون هناك فرق بينهم.
نظام مئوية
- إنها واحدة من أشهر وحدات القياس في العالم، وعادة ما يُشار إليها بالرمز (C).
- الصفر هو نقطة تجمد الماء والنسبة المئوية هي نقطة غليان الماء.
- تُستخدم وحدة Celsius يوميًا في العديد من مناطق العالم، ثم تستخدم الوسائط وحدة Celsius للتنبؤ بالطقس.
- كما أنها تستخدم على نطاق واسع في بعض المجالات العلمية، بالإضافة إلى التنبؤ بالطقس.
راجع أيضًا: معلومات حول وحدة درجة الحرارة المستخدمة في أمريكا
تحويل من مئوية إلى فهرنهايت
- يبدأ مقياسا درجة الحرارة فهرنهايت وسلسيوس برقمين مختلفين، لذلك يتجمد الماء عند 0 في نطاق درجة الحرارة المئوية.
- بينما يتجمد الماء عند 32 درجة فهرنهايت، يتجمد الماء في فهرنهايت بدلاً من الغليان في حدود 0-100 درجة مئوية في نطاق 32-212 درجة مئوية.
- نظرًا لأن هذه القياسات تنطبق عند التحويل من الدرجة المئوية إلى فهرنهايت والعكس صحيح، فسنستخدم العامل 1.8 والفرق 32.
- اضرب في 1.8 إذا كنت تريد تحويل الدرجات السلزية إلى فهرنهايت، اضرب الدرجات السلزية في 1.8 ؛ فمثلا.
- إذا كنت تريد تحويل 30 درجة مئوية إلى فهرنهايت، فقم بما يلي: 30 × 1.8 = 54.
- بعد إضافة الرقم 32 إلى النتيجة، يجب إضافة الرقم 32 إلى الناتج 1.8 درجة مئوية للحصول على درجة الحرارة بالفهرنهايت.
- في المثال السابق نقوم بما يلي: 54 + 32 = 86 فهرنهايت.
- هذا يعني أن 30 درجة مئوية تساوي 86 درجة فهرنهايت.
لاختتام حديثنا حول هذا الموضوع المثير للاهتمام، نتطلع إلى تعليقاتك حول الموضوع ومشاركتك في مختلف الشبكات الاجتماعية.