قوانين تحويل درجات الحرارة

ما هو قانون تحويل درجات الحرارة

الجدول التالي يوضح قوانين كيفية تحويل درجات الحرارة فيما يلي:

وحدات  قياس درجة الحرارة

درجة الحرارة هي مقياس لتحديد درجة سخونة الأشياء ويستخدم في قياسها بعض الموازين التي تقيس درجة الحرارة من خلال انكماش أو تمدد المواد عند تعرضها للحرارة أو البرودة ويوجد ثلاث قياسات لدرجة الحرارة وهي كالتالي:

الفهرنهايت

الفهرنهايت وحدة من وحدات قياس درجة الحرارة وسميت بتلك نسبة إلى مكتشفها وهو

العالم

الألماني

دانيال

غابرييل فهرنهايت ويرمز لها بالرمز (F)، ودرجة غليان

الماء

بالفهرنهايت هي 212 درجة، أمّا درجة البرودة 32 درجة و


الفرق بينهم مقسوم بالتساوي على 180، وقد قام العالم الألماني غابرييل في

تحديد

مقياس الفهرنهايت بأخذ خليط بكميات متساوية من

الملح

المجمّد ليكون الدرجة صفر لمقياس درجة حرارته، وبناء على ذلك حدد كلاً من 30 و90 درجة مئوية لتدريج درجة حرارة التجمد للماء وكذلك درجة حرارة

الجسم

بالتوالي، بعدها تمّ تعديل هذه الدرجات إلى 32 و 96 درجة مئوية، ولكن المقياس النهائي يتطلب تعديل القيمة النهائية للحجم الأخير لتصل إلى 98.6 درجة مئوية.

في عام 1714م قام العالم الألماني فهرنهايت بتطوير ميزان قياس الحرارة الزئبقي وهو أول جهاز حديث يستخدم لقياس درجة الحرارة ويتميز هذا الجهاز بدقته عن كافة الأجهزة السابقة لقياس درجة الحرارة، وقد جاء مقياس الفهرنهايت بعد قياس درجة الحرارة الكحوليّ الذي قام باختراعه العالم الدنماركي أولوس رومر، وقد قام العالم رومر باتخاذ نقطة الصفر لمقياس لتكون بداية وأقل نقطة للقياس، أمّا نقطة الغليان فتكون 60 درجة مئوية، وتكون درجة 7.5 هي درجة ذوبان الثلج ودرجة حرارة الجسم 22.5.

ولأنّ ميزان درجة الحرارة وقياس درجة الحرارة الزئبقي هو المقياس الأكثر دقة، فقد قام العالم فهرنهايت بتعديل مقياس الحرارة الخاص بالعالم رومر من خلال ضربه في العدد أربعة حيثُ قام من خلال أبحاثه بعمل تعديل على هذه المقاييس، فقد كام بتحديد درجة الحرارة للجسم من خلال وضع الجهاز الزئبقي تحت إبط زوجته ليحصل بذلك على مقياس درجة حرارة الجسم.

قام العالم فهرنهايت بوضع نقطة الصفر ليكون بداية قياسه وذلك من خلال قيامه بوضع ميزان الحرارة في خليط من الثلج، والماء، والملح (كلوريد الأمونيوم) وبناءًا على ذلك وضع الصفر كنقطة استقرار درجة الحرارة.

كما قام بتحديد درجة 32 لتكون النقطة الثانية لقياس درجة الحرارة، حيثّ قام بقياسها من خلال وضع ميزان القياس في خليطٍ متساوٍ من كلاً من الماء والثلج، أمّا نفطة القياس الثالثة فهي 96 درجة حرارة

الدم

في جسم الإنسان

ولقد أشاع البعض أنّ تحديد العالم فهرنهايت لنقطة خاصة بعينها للقياس دون أخرى لقياس درجة الحرارة كانت ناتجة لدوافع أخرى غير استخدامها لقياس درجة الحرارة، بالرغم من قيام فهرنهايت بتوثيق ما توصل إليه من درجات لقياس درجة الحرارة للغليان وتجمد الماء.

تستخدم العديد من دول العالم  ومنهم ليبيريا وبورما الدرجة المئوية للقياس وذلك لأنها تستخدم النظام المتريّ، هناك عدد قليل من الدول التي تستخدم نظام الفهرنهايت كوحدة قياس كنظام رسمي للقياس ومنها الولايات المتحدة الأمريكية، وبليز، وبالاو، وأقاليم جزر البهاما، جزر كايمان، كما يُعدّ نظام الدرجة المئوية هو النظام الأساسي والرسمي لوحدات القياس في كندا إلاّ أنّها تستخدم في بعض الأحيان نظام الفهرنهايت


. [1]

التحويل من الفهرنهايت إلى الدرجة المئويّة

تكون معادلة تحويل درجة الحرارة من الفهرنهايت إلى


السليسيوس أو الدرجة المئويّة هي: درجة الحرارة المئويّة = 5/9 * (ف-32)؛ يدل

الرمز

ف على  درجة الحرارة بالفهرنهايت، وسوف نوضح من خلال النقاط التالية خطوات تحويل درجة الحرارة من الفهرنهايت لدرجة مئوية مع العلم أنّ الناتج سوف السيلسيوس.

• 
  طرح 32 من قيمة درجة الحرارة بالفهرنهايت.
  
• 
  ضرب الرقم الناتج بالعدد 5.
  
• 
  قسمة الرقم الناتج على العدد 9.
  

أمّا في حالة التحويل من المئوية إلى إلى الفهرنهايت  يكون ذلك من خلال استخدام المعادلة الآتية: F = 1.8 C + 32؛ حيث إنّ F: هو درجة الحرارة بالفهرنهايت، وC: هو درجة الحرارة السلسيوس.

التحويل من فهرنهايت إلى كلفن

الطريقة الأولى:

• 
  طرح العدد 32 من قيمة درجة الحرارة
  
  
  بالفهرنهايت.
  
• 
  ضرب الرقم الناتج بالعدد 5.
  
• 
  قسمة الرقم الناتج بالعدد 9.
  
• 
  إضافة العدد 273.15 الرقم الناتج.
  

الطريقة الثانية:


توضح المعادلة التالية خطوات تحويل درجة الحرارة من فهرنهايت إلى كلفن وهي: TK = (TF + 459.67) x 5/9، حيث تمثّل الرموز ما يلي:

• 
  TF: درجة الحرارة بالفهرنهايت.
  
• 
  TK: درجة الحرارة بالكلفن.
  

السلسيوس

تُعدّ وحدة القياس السلسيوس أحد وحدات قياس الحرارة، التي اخترعها العالم الفلكي السويدي أندرس سلسيوس كما تُعرف بسم درجة الحرارة المئوية كذلك ورمزها (c)، ودرجة الغليان بالسلسيون هي 100 درجة مئوية، و 0 هي درجة التجمد.

الكلفن

وحدة قياس درجة الحرارة كلفن من الوحدات المعتمدة عالميًا كوحدة قياس درجة الحرارة للنظام الدولي ويرمز لها (K) وهي وحدة قياس مُطلقة؛ يكون الصفر في هذه

الوحدة

عند الصفر المطلق.[2][3][4]

أمثلة على طرق تحويل درجة الحرارة

الأمثلة على كيفية استخدام قوانين تحويل درجة الحرارة كثيرة وسهلة التطبيق إذا

حساب

ها يدويًا أو عن طريق استخدام الآلة المحاسبة، ويوجد العديد من الأمثلة التي يجب معرفتها وذلك لأهمية هذه الوحدات حيثُ تستخدم كثيرًا في العديد من قوانين المواد العلمية ومن هذه الأمثلة ما يلي:

• 
  التحويل من 74 فهرنهايت إلى سيلسيوس:
  
  
  درجة الحرارة بالسلسيوس= (74 – 32)/1.8= 42/1.8= 23 سيلسيوس.
  
• 
  التحويل من 30 سيلسيوس إلى فهرنهايت:
  
  
  درجة الحرارة بالفهرنهايت= (30 * 1.8)+32= 54+32= 86 فهرنهايت.
  
• 
  التحويل من 27 سيلسيوس إلى كلفن:
  
  
  درجة الحرارة بالكلفن= 27 + 273.15= 300.15 كلفن.
  
• 
  التحويل من 280 كلفن إلى سيلسيوس:
  
  
  درجة الحرارة السيلسيوس= 280 – 273.15= 6.85 سيلسيوس.
  
• 
  التحويل من 295 كلفن إلى فهرنهايت:
  
  
  درجة الحرارة بالفهرنهايت= (295 * 1.8) – 459.7= 531 – 259.7= 71.3 فهرنهايت.
  
• 
  التحويل من 82 فهرنهايت إلى كلفن:
  
  
  درجة الحرارة بالكلفن= ((82 – 32)/ 1.8)+273.15= 27.7 + 273.15= 300.8 كلفن.[5] [6]
  

طرق انتقال الحرارة

• 
  التوصيل الحراري:
  
  
  هو عبارة على انتقال الحرارة من جزيء إلى جزيء أخر ملامس له، ويتحدد توصيل الحرارة على المادة التي يتمّ توصيل درجة الحرارة عن طريقها، وذلك لأن هناك مواد جيدة التوصيل للحرارة، وهناك بعض المواد غير موصلة للحرارة مثل الهواء.
  
• 
  الحمل الحراري:
  
  
  تنتقل الحرارة من خلاله عن طريق المائع من مادة إلى مادة أخرى ويضمّ هذا الحامل نوعين هما
  
  الحمل
  
  الطبيعي والحمل القسري.
  
• 
  الإشعاع:
  
  
  هذه الطريقة لا تحتاج إلى وسيط لنقل الحرارة حيثُ يتمّ انتقال الحرارة من خلال جسم مشع وطبيعة السطح الباعث للأشعة.
  

السعة الحرارية

السعة الحرارية مصطلح فيزيائي يصف مقدار الحرارة التي تحتاجها أي مادة لرفع درجة حرارتها بمقدار درجة مئوية واحدة، كما يٌعد أيضًا مقياس على قدرته الجسم على تحمل التسخين عند توصيله بمصدر للطاقة الحرارية، كما تعتمد كتلك السعة الحرارية على كمية المادة التي تقوم بتوصيل درجة الحرارة وعلى الحرارة أيضًا.

وتعتمد أيضًا على الضغط وذلك في حالة إذا كانت المادة غازية، وترتبط السعة الحرارية أيضًا على الحرارة النوعية للمادة وهي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة غرام واحد من هذه المادة درجة مئوية واحدة، كما تختلف الحرارة النوعية للمادة على حسب التركيب الجزيئي لها والحالة الفيزيائية للمادة كذلك.

ويتمّ حساب الحرارة النوعية من خلال استخدام قياس السعة الحرارية من خلال ضرب كتلة المادة بالحرارة النوعية مضروبةً بالتغير في درجة الحرارة لحساب السعة الحرارية، فتكون وحدة الغرام في قياس كتلة المادة، أما وحدة قياس الحرارة النوعية ووحدة جول /(غرام * سيليسيوس)، ووحدة الجول لقياس السعة الحرارية. [7]