كلفن (مقياس درجة الحرارة): التعريف، التحويل، الأصل، ...

تشرح هذه المقالة ما هو كلفن وما هو مقياس كلفن. سوف تكتشف كيفية تحويل درجة الحرارة المعبر عنها بالكلفن إلى وحدات درجة حرارة أخرى، وبالإضافة إلى ذلك، ستتمكن من تحويل كلفن إلى درجة مئوية أو درجة فهرنهايت باستخدام محول عبر الإنترنت.

ما هو كلفن؟

كلفن ، والتي تسمى تاريخيًا درجة كلفن ، هي وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات (SI).

من ناحية أخرى، مقياس كلفن هو مقياس درجة الحرارة الذي يمثل فيه الصفر المطلق غياب الطاقة، وقيمته 0 كلفن (-273.15 درجة مئوية).

الرمز المستخدم للتعبير عن درجة الحرارة بالكلفن هو الحرف الكبير K، على سبيل المثال 300 K.

في الفيزياء، لا يعتبر الكلفن درجة، وبالتالي فإن الاسم الصحيح لوحدة درجة الحرارة هذه هو كلفن، وليس درجة كلفن . بالإضافة إلى ذلك، على عكس الدرجة المئوية (درجة مئوية) ودرجة فهرنهايت (درجة فهرنهايت)، لا ينبغي كتابتها برمز الدرجة، ولكن ببساطة بالحرف K.

$350 \ ºK\ \color{red}\bm{\times} \color{black}\ \longrightarrow \ 350 \ K$

تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الكلفن هو وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي، إلا أنه ليس الوحدة الأكثر استخدامًا للتعبير عن درجات الحرارة. نعم، صحيح أنه في كل من الفيزياء والهندسة يتم إجراء الحسابات بالكلفن، ولكن في الحياة اليومية يتم قياس درجات الحرارة عادةً بالدرجات المئوية أو الفهرنهايت. ولهذا السبب سنرى أدناه كيفية التبديل من وحدات درجة حرارة معينة إلى وحدات أخرى.

تحويل كلفن إلى درجة مئوية

الصفر على مقياس كلفن (0 كلفن) يعادل -273.15 درجة مئوية، لذا لتحويل درجة الحرارة المعبر عنها بالكلفن إلى درجات مئوية (أو مئوية)، يجب طرح 273.15 وحدة من قيمة درجة الحرارة.

وبالتالي، فإن الصيغة التي تسمح لك بتحويل قيمة من مقياس كلفن إلى مقياس مئوية هي كما يلي:

$\definecolor{blauquadreexample}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=blauquadreexample, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{blauquadreexample!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle ºC= K-273.15 \end{empheq}$

على سبيل المثال، إذا أردنا تحويل 450 K إلى درجة مئوية، فإننا ببساطة نطرح 273.15 من القياس:

$\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 450 \ K \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{noir} \ ºC \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}$

$ºC=450-273,15=176,85 \ ºC$

من ناحية أخرى، لتحويل درجة الحرارة المعبر عنها بالدرجات المئوية إلى كلفن، يجب عليك إضافة 273.15 إلى درجة الحرارة.

$\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=verd, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{green!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle K= ºC+273,15 \end{empheq}$

على سبيل المثال، تحويل 25 درجة مئوية إلى مقياس كلفن موضح أدناه:

$\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 25 \ ºC \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{noir} \ K \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}$

$K=25+273,15=298,15 \ K$

تحويل كلفن إلى فهرنهايت

لقد رأينا للتو كيفية تحويل درجة الحرارة من كلفن إلى درجة مئوية، ولكن مقياس فهرنهايت يستخدم أيضًا على نطاق واسع. لذلك سنرى في هذا القسم كيفية الانتقال من مقياس كلفن إلى مقياس فهرنهايت والعكس، حيث أن الحساب ليس مباشرًا كما هو الحال في مقياس مئوية.

لتحويل درجة حرارة من مقياس كلفن إلى مقياس فهرنهايت، ما عليك سوى استبدال قيمة درجة الحرارة المعبر عنها بالكلفن في الصيغة التالية وإجراء الحسابات:

على سبيل المثال، يتم تحويل 500 كلفن إلى درجة فهرنهايت على النحو التالي:

$\definecolor{vert}{HTML}{4FD12F} 500 \ K \ \color{vert}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ ºF \ \color{green}\bm{?}\color{ noir}$

$F=1,8\cdot (500-273,15)+32=440,33 \ ºF$

وبالمثل، فإن صيغة إجراء التحويل العكسي، أي الانتقال من درجة فهرنهايت إلى كلفن ، يتم الحصول عليها عن طريق عزل معامل مقياس كلفن من الصيغة السابقة:

$\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} \newtcbox{\mymath}[1][]{% nobeforeafter, math supérieur, tcbox raise base, amélioré, colframe=verd, boxrule=1pt, boxsep=2mm, #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{verd!20!white,} ]}]{equation*} \displaystyle K= \cfrac{ºF-32}{1.8}+273.15 \end{empheq}$

ولكي تتمكن من رؤية كيفية مرور قيمة درجة الحرارة بين هذين القياسين، فقد تم حل مثال:

$\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 250 \ ºF \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ K \ \color{verd}\bm{?}\color{ noir}$

$K=\cfrac{250-32}{1.8}+273.15=394.26 \ K$

كلفن إلى محول مئوية وفهرنهايت

لتسهيل التحويل بين وحدات درجة الحرارة المختلفة، تم إنشاء الآلة الحاسبة التالية عبر الإنترنت والتي يمكنك من خلالها تحويل قيمة درجة الحرارة بين المقاييس الحرارية كلفن وسيلسيوس وفهرنهايت.

لاستخدام الآلة الحاسبة، عليك تحديد وحدات درجة الحرارة المدخلة وكتابة قيمتها باستخدام النقطة (.) كفاصل عشري.

أصل كلفن

في هذا القسم الأخير سنرى التاريخ المتعلق بالكلفن، لأنه على الرغم من أنها وحدة النظام الدولي، إلا أنها ليست الوحدة الأكثر استخدامًا لدرجة الحرارة.

قبل مقياس كلفن، تم تطوير مقياس الحرارة فهرنهايت ومئوي، ولهذا السبب يتم استخدام هاتين الوحدتين اليوم بشكل أكبر في الحياة اليومية.

ومع ذلك، فإن هذه المقاييس ليست عملية لأنها تسمح بدرجات حرارة سلبية. بعد ذلك، في عام 1848، أنشأ ويليام طومسون مقياس درجة حرارة كلفن الديناميكي الحراري ، والذي يأخذ درجة حرارة الصفر المطلق كنقطة الصفر في المقياس. لذلك، يُسمح فقط بدرجات الحرارة الإيجابية.

ثم، في عام 1954، خلال المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس (CGPM)، تم تعريف درجة حرارة النقطة الثلاثية للمياه (273.16 كلفن) على أنها النقطة المرجعية الثانية على مقياس كلفن.

لاحقًا، في 1967/1968، خلال الاجتماع الثالث عشر لـ CGPM، تم التوصل إلى أن كلفن واحد يتوافق مع زيادة وحدة واحدة في درجة الحرارة. وبالمثل، لم يعد الكلفن يعتبر “درجة” وبالتالي حل الرمز K محل ºK. منذ تلك اللحظة فصاعدًا، أصبح من غير الصحيح قول درجات كلفن ، بل يجب أن يقال ببساطة كلفن .

أخيرًا، منذ انعقاد المؤتمر السادس والعشرين لـ CGPM في عام 2018، تمت إعادة تعريف كلفن على أساس ثابت بولتزمان، وهي طريقة أكثر صرامة من الناحية التجريبية.

ما هو كلفن؟

تحويل كلفن إلى درجة مئوية

تحويل كلفن إلى فهرنهايت

كلفن إلى محول مئوية وفهرنهايت

أصل كلفن

اترك تعليقا إلغاء الرد