ما المقصود بدرجة الحرارة
درجة الحرارة هي كمية الطاقة المختزنة داخل جزيئات المادة، وهي عبارة عن طاقة حركية تتشكل نتيجة حركة الجزيئات وإهتزازها، وحركة تجاذب وتنافر، وحركة دورانية حول المحور، وحركة انتقالية، وبالتالي فإن الطاقة الناتجة عن حركة هذة الجزيئات تسمى درجة الحرارة. وعندما نسخن المادة فإنها تمتص الطاقة وتهتز جزيئاتها بشكل أكبر وبالتالي تستطيع أن ترفع درجة حرارة المادة ككل، وكل مادة لها قدرة مختلفة على إختزان الحرارة تبعاً لقدرة جزيئات المادة على الإهتزاز، والطاقة الحركية للجزيئات. تؤثر درجة الحرارة في العديد من الحقول العلمية مثل الفيزياء، حيث تؤثر في حالات المادة الثلاث، السائلة والصلبة والغازية، وقياس كثافة المادة، و معدلات الضغط الجوي.
وحدات قياس الحرارة
الكلفن:وتعرف بالحرارة المطلقة، هو مقياس حجم وضغط غاز معين ودرجة الحرارة المطلقة.
سلسيوس: وتعرف بأنها درجة الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء درجة مئوية واحدة.
فهرنهايت: إن درجة تجمد الماء حسب درجة فهرنهايت هي 32 درجة، ودرجة غليان الماء هي 212 درجة حسب مقياس فهرنهايت.
أنواع موازين الحرارة
ميزان حرارة أساسي: ويكون فيها قياس الحرارة مؤشراً واضحاً على درجة الحرارة.
ميزان حرارة ثانوي: مثل الموازين الزئبقية و الكحولية، أو الموازين التي تعتمد على المقاومة الكهربائية، ويكون مؤشر درجة الحرارة فيها معتمدا على التغييرات التي تحدث لتلك المواد.
وتختلف درجة حساسية هذة الموازيين على حساسية المادة الناقلة للحرارة، وهناك موازيين تتغير لون المادة فيها إذا تغيرت درجة الحرارة، وقد تطورت موازين الحرارة بشكل لافت، حيث أستخدمت الإلكترونيات في قياس درجة الحرارة، حيث يتصل ميزان الحرارة بجهاز إلكتروني وتظهر درجة الحرارة بشكل رقمي مباشرة على الجهاز، مما يوفر دقة أعلى في قياس درجات الحرارة.
ظاهرة الإحتباس الحراري: هي إرتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بسبب الغازات التي تطلقها المصانع المختلفة، تعتبر هذة الغازات ضرورية للحفاظ على درجة حرارة الأرض وبدونها تنخفض درجات الحرارة إلى مادون الصفر المئوي، ولكن الزيادة الكبيرة في هذة الغازات تؤدي إلى رفع درجة حرارة الكرة الأرضية وتسبّب هذة الظاهرة. إن العامل البشري هو العامل الرئيسي المسبب لظاهرة الإحتباس الحراري بسبب التلوث الناجم عن الغازات المنبعثة من المصانع، حيث تؤدّي الى إرتفاع مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون ،غاز الميثان الكلوروفلوركاربون، وأكسيد النيتروز،وتعمل هذة الغازات على تدمير طبقة الأوزون وبالتالي تؤثر بشكل كبير على النظام البيئي، وتحدث خللاً في الحياة البريّة، وئؤدّي الى ذوبان الجليد في القطبين، وتغيّر واضح في المناخ والفصول الأربعة.
بماذا نقيس درجة الحرارة
أنواع موازين الحرارة
يتم قياس درجة الحرارة بإستخدام موازين الحرارة و موازين الحرارة متوعة و مختلفة نذكر منها هذه الأنواع :
ميزان الحرارة السائل
عبارة عن ميزان يحتوي على سائل بداخله و يكون من الزئبق و يسمى ميزان حرارة زئبقي ، و ميزان مكون من كحول و يسمى ميزان كحولي ، و كلاهما يعتمد على تمدد السائل حيث يرتفع السائل عند الحرارة ، عادة يكون شكل الميزان عبارة عن انبوبة مدرجة و تنتهي عند بصيلة زجاجية تحتوي على الزئبق او الكحول ، ومن المثلى على موازين الحرارة السائلة هو الميزان الحراري الطبي و هذا الميزان مخصص لقياس حرارة الجسم حيث عندما يوضع على الجسم سواء بالفم و تحت الإبط و بالفرج ، يستجيب الزئبق لحرارة الجسم و يبدأ الزئبق بالإرتفاع حتى تصل لدرجة الحرارة التي تعرض إليها ، و موازين الحرارة تكون مدرجة بدرجات حرارة مئوية لذلك تكون دقيقة في قياس الحرارة و و نذكر الزئبق عندما ارتفع يبقى معلقا عند الدرجة و يرجع للبصيلة الزجاجية عندما يتقلص بالبرودة أو نقوم بالنقر على الميزان حتى ينزل الزئبق .
ميزان الحرارة الكهربائي
عبارة عن ميزان مكون من سلكين بينهما مقاومة كهربائية فعندما يتعرض للحرارة يختلف السلكين و تتغير المقاومة و بذلك يقيس الدرجة التي تغيرت عندها المقاومة و تستخدم في السيارات و الطائرات .
معلومات عامّة يجب معرفتها عند قياس درجة الحرارة
عند قياس الحرارة نستخدم مصطلح الدرجة و الحرارة لها درجة مئوية و درجة سيلسيوس و درجة كلفن و درجة فهرنهايت .
درجة مئوية و هو مدرج بين نقطيتن ثابتتين و هي درجة دنيا و هي الجليد و درجة عليا و هي الغليان .
درجة سيلسيوس و وهو سلم يشبة الدرجة المئوية لاكن يبدأ من الصفر سلسيوس و هي نقطة التجمد و درجة المائة سيلسيوس و هي الغليان .
درجة فهرنهايت هو سلم مدرج و يبدأ من 36 فهرنهايت درجة الجليد و 212 فهرنهايت درجة الغليان اي عندما الماء يتبخر .
درجة كيلفن و هو سلم يقيس الحرارة بوحدة كلفن و هي وحدة الصفر المطلق أي لا يصل إلى أدنى من الصفر .
مثال على قياس درجة الحرارة
مواطن أمريكي يقول إنّ درجة الحرارة اليوم هي 100 فهرنهايت ( فرضاً) ، كم تكون درجة الحرارة بالمقياس المئوي أو سيلسيوس ؟ للتحويل من فهرنهايت للسيلسيوس يتم أخذ الحرارة المعطاة و يطرح منها العدد 32 و من ثم الناتج ضرب 5على 9 يعني 100 -32 = 68 × (5÷9) = 37.77 درجة سيلسيوس.