تشرح هذه المقالة ما هو قياس الحرارة في الفيزياء. وهكذا ستجد تعريف قياس الحرارة، ومما تتكون الخاصية الحرارية، وما هي المقاييس الحرارية المختلفة.
ما هو قياس الحرارة؟
قياس الحرارة هو العلم الذي يدرس قياس درجة حرارة الأجسام أو الأنظمة. بمعنى آخر، قياس الحرارة هو فرع العلم المسؤول عن قياس درجة الحرارة.
يستخدم مقياس الحرارة لقياس درجة الحرارة. يعتمد تشغيل هذا الجهاز على خاصية قياس الحرارة والتي تختلف اعتمادًا على ما إذا كانت درجة الحرارة المقاسة أعلى أو أقل. سنتعمق أكثر في هذا المفهوم أدناه.
تذكر أن درجة الحرارة يتم تعريفها على أنها كمية فيزيائية تقيس الطاقة الحرارية للجسم. وبالتالي، كلما كان الجسم أو النظام أكثر سخونة، كلما تحركت جزيئاته بشكل أسرع.
خاصية قياس الحرارة
الخاصية الحرارية هي خاصية للمادة التي تختلف مع درجة الحرارة. لذا فإن الخاصية الحرارية ستزيد قيمتها عندما ترتفع درجة الحرارة، وبالمثل فإن الخاصية الحرارية ستخفض قيمتها عندما ترتفع درجة الحرارة أيضًا.
على سبيل المثال، طول القضيب هو خاصية قياس الحرارة. لأن طول القضيب سيزيد عندما ترتفع درجة الحرارة وبالعكس فإن طوله سيقل عندما تنخفض درجة الحرارة.
وتسمى هاتان العمليتان الفيزيائيتان بالتمدد والانكماش، على التوالي. بشكل عام، يتمدد الجسم عندما ترتفع درجة الحرارة، بينما ينكمش عندما تنخفض درجة الحرارة. منطقي رغم أن هناك مواد تتمدد أو تنقبض أكثر من غيرها.
لذا، لصنع مقياس الحرارة، نستخدم مادة ذات خاصية قياس الحرارة حساسة جدًا للتغيرات في درجات الحرارة، مثل الزئبق أو الكحول. وبهذه الطريقة يمكن قياس درجة الحرارة من خلال الخاصية الحرارية.
هناك خاصية أخرى للقياس الحراري تستخدم بشكل متكرر في الفيزياء والكيمياء وهي المقاومة الكهربائية لبعض المواد. نظرًا لأن قيمتها تختلف باختلاف درجة الحرارة، وبالإضافة إلى ذلك، فإنها تسمح بنطاق واسع جدًا من القياسات (بعضها يتراوح من -200 درجة مئوية إلى 1200 درجة مئوية).
المقاييس الحرارية
المقياس الحراري (أو مقياس درجة الحرارة ) هو وحدة تستخدم لقياس درجة الحرارة.
يمكن تصنيف المقاييس الحرارية إلى نوعين:
- المقياس الحراري المطلق : يأخذ الصفر المطلق لدرجة الحرارة على أنه صفر المقياس. على سبيل المثال مقياس كلفن.
- المقياس الحراري النسبي : الصفر في المقياس هو نقطة تختلف عن الصفر المطلق لدرجة الحرارة. على سبيل المثال مقياس مئوية.
من ناحية أخرى، فإن مقاييس درجة الحرارة الثلاثة الأكثر استخدامًا (أو المقاييس الحرارية) هي:
- المقياس المئوي : مقياس حراري يعتمد على درجتي انصهار وغليان الماء، وهي 0 درجة مئوية و100 درجة مئوية على التوالي.
- مقياس كلفن : مقياس حراري يقابل الصفر درجة الحرارة المطلقة. بالإضافة إلى ذلك، وحدة مقياس كلفن تعادل درجة مئوية واحدة.
- مقياس فهرنهايت : مقياس حراري يستخدم في معظم البلدان ذات الأصل الأنجلوسكسوني. 1.8 درجة فهرنهايت تساوي 1 درجة مئوية.
➤ يمكنك استخدام الآلة الحاسبة أدناه للتحويل بين مقاييس درجات الحرارة المختلفة.
التحويل بين مقاييس درجات الحرارة
لتحويل قيمة درجة الحرارة المعبر عنها على مقياس حراري وتحويلها إلى مقياس درجة حرارة آخر، يجب عليك استخدام الصيغ الموجودة في الجدول التالي:
| تحويل موازين درجة الحرارة | معادلة |
|---|---|
| من مئوية إلى كلفن | ك = درجة مئوية + 273.15 |
| من كلفن إلى مئوية | درجة مئوية = ك – 273.15 |
| من مئوية إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = درجة مئوية · 1.8 + 32 |
| من فهرنهايت إلى مئوية | درجة مئوية = (درجة فهرنهايت – 32)/1.8 |
| من كلفن إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = 1.8 · (ك – 273.15) + 32 |
| من فهرنهايت إلى كلفن | ك = (درجة فهرنهايت – 32)/1.8 + 273.15 |
إذا كانت لديك أي أسئلة حول كيفية تحويل درجة الحرارة بين مقياسين حراريين مختلفين، يمكنك استخدام الآلة الحاسبة الموجودة على الإنترنت أدناه.
حاسبة التحويل بين مقاييس درجة الحرارة
لتسهيل التحويل بين مقاييس درجات الحرارة المختلفة، تم إنشاء المحول التالي عبر الإنترنت والذي يمكنك من خلاله تحويل قيمة درجة الحرارة بين المقاييس الحرارية المئوية والكلفن والفهرنهايت.
لاستخدام الآلة الحاسبة، تحتاج إلى كتابة قيمة درجة الحرارة واختيار وحدات درجة الحرارة المدخلة. يجب عليك إدخال درجة الحرارة باستخدام النقطة (.) كفاصل عشري، على سبيل المثال 25.08.
قياس الحرارة والسعرات الحرارية
يعد قياس الحرارة وقياس السعرات الحرارية فرعين مختلفين من العلوم، على الرغم من أن كلاهما مرتبط بدرجة الحرارة، وفي الواقع، غالبًا ما يتم الخلط بينهما. ولهذا سنرى في هذا القسم الفرق في معناهما.
الفرق بين قياس الحرارة والسعرات الحرارية هو أن قياس الحرارة يدرس قياس درجة الحرارة، بينما قياس السعرات الحرارية هو المسؤول عن قياس انتقال الحرارة أثناء التغيرات الفيزيائية أو التفاعلات الكيميائية.
ولذلك يرتبط قياس الحرارة بدرجة الحرارة، في حين يرتبط قياس السعرات الحرارية بالحرارة المنقولة. مفهومان مختلفان تمامًا ولكنهما مرتبطان ارتباطًا وثيقًا.