الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة تعبّر على مدى حركية الذرات داخل جسم ما، وهي غير مرئية لكن يمكن الإحساس بها من حولنا، وتنتقل من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي درجة الحرارة الأقل، إلى أن يحصل توازن بينهما، عندها فقط يتوقف الانتقال الحراري، ومن الأمثلة على ذلك، عند وضع قطع ثلج (الحرارة لها تكون صفر مئوية أو أقل) داخل وعاء به ماء بدرجة حرارة 30 درجة مئوية يبدأ الثلج بالذوبان إلى أن يصبح للماء داخل الوعاء درجة حرارة واحدة، فذوبان الثلج ينتج عن اكتساب جزيئات الماء المتجمدة حرارة وتحصل عليها من الماء المحيط، هنا يجب التأكيد على أنّ الطاقة الحرارية مرتبطة بانتقال الطاقة بين الأجسام وليست مقياساً لدرجة حرارة الأجسام، لذا يجب التفريق بين الطاقة الحرارية لجسم ما ودرجة حرارته، ووحدات قياس الطاقة الحرارية هي الجول أو الكالوري، بينما وحدات قياس درجة الحرارة هي الكلفن (درجة الحرارة المطلقة) أو السليسيوس أو الفهرنهايت.
الكلفن
تسمّى أيضاً بدرجة الحرارة المطلقة، هي وحدة قياس لدرجات الحرارة، يرمز لها بالرمز ك أو K، سميت بهذا الاسم نسبة إلى العالم البريطاني كلفن، وهي الوحدة المعتمدة في النظام الدولي للوحدات، استخدامات وحدة الكلفن في المجالات العلمية واسعة جداً؛ لارتباطها بنشاط الجزيئات ولربطها بين الحجم والضغط للغاز، عند درجة صفر كلفن يتوقّف نشاط الجزيئات كلياً في كل شيء لذا تعتبر أخفض درجة حرارة في الطبيعة وفعلياً لم يتم الوصول إليها.
نادراً ما تستخدم وحدة غير الكلفن في المجالات العلمية، وفي حال تمّ استخدام وحدة أخرى يذكر ما يعادلها على مقياس الكلفن.
السليسيوس
درجة حرارة السليسيوس هي وحدة قياس لدرجات الحرارة، يرمز لها بالرمز م أوC° ، اعتمدت في تدريجاتها على درجة تجمد الماء وغليانه فأعطي صفرها لدرجة حرارة تجمد الماء و100 درجة فيها أعطيت لدرجة غليان الماء، وكل درجة فيها تعطي حرارة بين التجمد والغليان للماء عند الضغط الجوي القياسي، وتم اقتراح هذا المقياس من العالم السويدي أندرس سليسيوس وسمّي باسمه في القرن الثامن عشر، والاسم المشهور لها اليوم هو السليسيوس ولكن قبل العام 1948 كان الاسم المتداول لها المئوي، ونظام درجة الحرارة السيلسيوس شائع الاستخدام حول العالم نظراً لسهولته، باستثناء الولايات المتحدّة الأمريكية التي تتعامل بمقياس الفهرنهايت.
الفهرنهايت
وحدة قياس لدرجات الحرارة، شائعة الاستخدام في الولايات المتحدة الأمريكية، يرمز لها بالرمز ف أو F، نسبة للعالم الألماني دانيال فهرنهايت، وقد وضعت تدريجاتها بالاعتماد على خلط نسب متساوية من الثلج، والماء، وكلوريد الأمونيوم، وأعطيت درجة حرارة المحلول فور الخلط الصفر فهرنهايت، وحسب مقياس درجة تجمّد الماء كانت عند 32 درجة، بينما غليان الماء عند درجة حرارة 212 درجة بالسيلسيوس.
التحويل بين وحدات قياس الحرارة
- في مقياس السليسيوس يغلي الماء عند درجة حرارة 100، ويتجمد عند 0، الفرق بين القراءتين 100 درجة.
- في مقياس الكلفن يغلي الماء عند درجة حرارة 373 ، ويتجمد عند 273، الفرق بين القراءتين 100 درجة.
التحويل بين الكلفن السليسيوس
في مقياس الفهرنهايت يغلي الماء عند درجة حرارة 32، ويتجمد عند 212، الفرق بين القراءتين 180 درجة.
- التحويل بين وحدات السليسيوس والكلفن
- من السليسيوس إلى الكلفن:
- من الكلفن إلى السليسيوس:
التحويل بين الفهرنهايت والسليسيوس
- من السليسيوس إلى الفهرنهايت:
- من الفهرنهايت الى السليسيوس:
التحويل بين الفهرنهايت والكلفن
- من الفهرنهايت إلى الكلفن
- من الكلفن إلى الفهرنهايت
أمثلة
- تعرف على ما هى درجات الحرارة المكافئة لدرجة حرارة 30 سليسيوس بالمقياس فهرنهايت، وبالمقياس كلفن؟
الحل:
- للتحويل من السليسيوس إلى الفهرنهايت
ف = 1.8 س + 32
ف = 1.8 *30 + 32 ف = 86.- للتحويل من السليسيوس إلى الكلفن
ك = س + 273
ك = 30 + 273 ك = 303
- متى تتساوى الحرارة بين الفهرنهايت والسليسيوس؟
الحل:
ف = س
س = 1.8 س + 32
بحل المعادلة الخطية الناتجة نحصل على النتيجة.
س = -32/ 0.8 = - 40
إذاً عند درجة حرارة – 40 تتساوى القيمتان.
- متى تتساوى الحرارة بين الفهرنهايت والكلفن؟
الحل:
ف = ك
ف = 1.8 ف - 459.4
بحل المعادلة الخطية نحصل على:
ف – 1.8 ف = 459.4
0.8 ف = 459.4
ف = 574.25
إذاً عند درجة حرارة 574.25 تتساوى القيمتان.
ملاحظة: لا يمكن لدرجة حرارة الكلفن أن تساوي درجة حرارة السليسيوس.
